2025年秋汛，黄河流域面临严峻考验，在这场与洪水的较量中，黄科院与黄河设计院作为重要技术支撑单位，协同发力，将一系列创新成果投入实战：伊洛河“四预”系统提前7天精准预报、以“三条黄河”联动为核心的黄河智慧防汛平台10分钟完成7天洪水过程模拟计算……本报记者特邀黄科院泥沙所副所长张防修、黄河设计院规划研究院副院长李荣容，详解“三条黄河”建设实战应用、黄河智慧防汛平台、小禹智慧防汛系统、RSS河道水动力学模拟系统等“智慧利器”在本次防汛中的关键作用。

记者：请简要介绍“三条黄河”是如何通过深度联动，推动调水调沙决策从经验判断向科学精准转变的？

张防修：今年一共进行了三次调水调沙，汛前调水调沙主要是腾库迎汛、恢复下游河道过流能力，兼顾生态补水。汛期调水调沙则是利用黄河上中游场次洪水过程，实现水库排沙与防洪安全。在这期间，“三条黄河”发挥了至关重要的作用。

“原型黄河”是精准感知的源头。我们派出的野外工作组利用无人机、无人船等设备，对下游高村以下河段开展水位、滩唇出水高度、表面流场等关键要素进行实时监测。这些数据不仅直接服务于小浪底水库排沙时机的动态调整，也为我们识别出孙口、利津等过流能力瓶颈河段、避免局部漫滩风险提供了关键依据，是驱动“三条黄河”联动系统运转的“血液”。

“模型黄河”是夯实调度方案可行性的实体实验室。今年6月13日，我们率先开展了小浪底至陶城铺河段洪水预演试验，科学预判了河势工情变化与工程险情。5天后，又开展了小浪底水库异重流排沙效果试验，重点观测异重流演进过程及畛水支流沟口拦门沙坎的发展变化，深度剖析水库排沙效果并优化排沙指标，确保水库调度取得较好排沙效果。

“数字孪生黄河”是进行大规模并行预演与对比的超级计算中心。它一方面通过数学模型对“原型黄河”进行快速预演；另一方面，基于物理模型的试验地形进行同步的数值计算，以数字方式重复运行物理模型试验，最终形成一个从原型观测到模型优化、再到数字预演、最后反馈于调度实践的完整闭环，显著提升了调水调沙的精准性与安全性。

记者：黄河智慧防汛平台如何以其动态模拟黄河水沙演进与淹没风险的核心能力，为工程调度提供技术支撑?

张防修：平台的核心能力在于其“预演”与“实时”的双重能力。

在事先预演层面，平台会提前设定各种可能的洪水与调度方案进行模拟，动态推演包括淹没范围、水深、历时及洪峰到达时间在内的完整过程，形成一套“决策预案库”。

在实战中，平台则进入实时模拟状态。它依托我们自主研发的二维水沙动力学模型与高性能计算集群，能在接收到实时水雨情数据后，10分钟内完成黄河下游800余公里河道未来7天洪水过程的动态模拟，实现对洪峰传播与淹没风险的精准预测。

今年调水调沙期间，数学模型与物理模型联动，根据万家寨、三门峡、小浪底等水库实时调度数据，动态评估调度效果和排沙情况，为方案的滚动优化和“三条黄河”耦合联动提供数据支撑。

一个典型案例是今年9月的渭河、伊洛河流域持续强降雨防御中，平台依托自主研发的二维水沙动力学模型，将伊洛河未来7天洪水过程的模拟时间控制在5分钟以内，实现了防汛会商场景下的近实时预演，这为我们快速研判汛情、精准制定对策赢得了宝贵时间，极大提升了决策效率。

记者：伊洛河防洪“四预”系统在今年汛期首次投入实战，请问它是如何助力水工程精细调度的？

李荣容：我们利用系统编制调度方案单42份，有力支撑了黄河中下游水库群的精细化调度。其核心优势在于将径流预报模型、水库联合调度模型和河道洪水演进模型高效融合，实现了“预报—调度—演进”的一体化快速精细演算。一个典型实例是系统提前7天精准预测了伊洛河的洪水过程，为调度决策赢得了宝贵窗口期。面对中下游五座水库的复杂调度抉择，系统迅速生成多套调度方案进行模拟预演，并逆向推演以优化方案。

在精准度上，数据支撑很充分。在第一次汛期调水调沙期间，系统预报调度花园口流量过程精准控制在2600立方米每秒（±150立方米每秒）。在9月21至23日的强降雨过程中，系统于22日8时预报黑石关站将在25日11时发生洪峰流量为800立方米每秒的洪水。据此，系统通过“反向”计算，提出小浪底水库逐级压减的调度建议。最终，25日5时实测洪峰流量为950立方米每秒。此次预报较传统预报方法提前2天，峰现时间误差仅为5小时，为水库提前预泄，有效削减洪峰创造了有利条件。

通过这种“正向-反向-正向”的计算模式，实现了水工程的精细调度。在本场洪水中，故县水库削峰率为33%，陆浑水库削峰率达到了96%，有效保障了防洪保安、水库排沙、洪水资源利用等多目标共赢。

记者：面对海量雨水情信息，小禹智慧防汛系统如何整合信息并发挥作用？

李荣容：该系统主要通过建设大数据平台和知识图谱来整合信息。我们建设了防汛基础数据库、实时数据库、业务数据库等专题数据库，并基于人工智能和大数据分析构建了防汛业务知识图谱，搭建了包含水情、雨情、工情、调度管理及知识文档于一体的防汛大数据服务平台与语音服务平台，开发了智能查询、预警、分析等数据服务接口。

在今年秋汛防御中，该系统的作用主要体现在两点：一是通过实时跟踪雨水情势，智能分析推送汛情，实现了信息快速精准查询，极大提升了工作效率，为决策赢得时间。二是系统中的黄河中下游分布式水文模型，实现了大流域高密度格点分钟级快速计算，并与水文局预报模型联合开展洪水集合预报，为精准调度提供了重要支撑。

记者：RSS河道水动力学模拟系统在调水调沙方案制订中扮演什么角色？优化后的方案在提高排沙效率和工程安全方面成效如何？

李荣容：RSS河道水动力学模拟系统在调水调沙方案制订中扮演了“智慧大脑”的角色。它能对调水调沙方案进行模拟计算，预演水库调度、河道水沙演进、泥沙冲淤等过程，精准预测方案实施效果，为调水调沙期间水库排沙、河道减淤等关键效益的发挥提供信息化技术支撑。形象地说，它将复杂河道简化成一张“数字水网”，对水网中连接管道（干支流河道）以及关键节点（水库工程）的水沙运动和水沙交互进行数字孪生手段概化和数理公式求解，从而达到快速计算黄河水沙运动过程的目的。

关键在于，利用RSS系统可提前预演方案效果，当效果不达标时，能持续调整优化方案，最终给出水工程联合调度的最优化方案。在2025年汛期调水调沙期间，利用RSS河道水动力学模拟系统每日对水库调度方案滚动模拟计算，生成水库水流泥沙、河道冲淤等数据3万多条，并据此对水库调度方案进行迭代优化。因此，相较于未使用该系统的方案，优化后的方案在水库排沙效率、河道减淤效果、工程安全等方面均实现了全面提升。