文／安红

平阴县智慧黄河数字平台

济南黄河是“二级悬河”，河道弯曲且狭窄，河水含沙量高，河势不定，防守难度较大。

近年来，济南黄河河务局在持续筑牢防洪工程防线的同时，大力推进数字孪生黄河建设，在水位自动观测、根石监测预警、滩区漫滩模拟、数字化管理等方面相继取得突破，以智慧化的技术为“堤防”“人防”措施强力赋能，全力夯实了济南黄河安澜根基。

全河首座物联网水位站，让水位观测更加精准便捷

没有及时准确的水位观测就没有科学的汛情预警、预报。

长期以来，黄河水位观测依靠人工读取水尺，观测效率低且受水浪影响大。

经过7年的研发、试验、应用、普及，2020年，济南黄河实现了28处重要观测断面水位自动观测全覆盖，大幅提升了水位观测的精准度，降低了人工观测的风险，但遇到狂风暴雨等恶劣天气，测报数据还是可能出现较大误差。

“遥测水位站的应用让我们尝到了技术进步的甜头，更加坚定了我们走数字化治河道路的决心。”济南黄河河务局物联网水位站研发团队负责人戴明谦说。

该团队主要研发人员大多工作在治黄一线，白天与母亲河为伴，晚上与浩繁卷帙为伴，发现、实验、改进……经过一遍又一遍的实践，他们终于在2023年通过双探头压力差分法，实现了“内核在水下”的物联网黄河水位观测。

“很多工程位置偏远，实地观测一趟要一个多小时，汛期水位变化快，实时准确度难以保证。”历城黄河河务局青年职工戴康介绍，“现在物联网水位站每6分钟观测1次，现场LED大屏每半小时更新一次，手机和电脑上则是6分钟更新一次，水位变化情况尽在掌握。”

利用智慧河务系统进行工作研究

在历城黄河盖家沟险工，全河首座物联网水位站甫一建成，就经受了2023年黄河汛前调水调沙大流量过程的检验，创下了与人工读取的水尺数据误差仅有7毫米的成绩，满足了防汛分析决策的需要。准确、及时的水位数据不仅为防汛研判提供了重要的参考，在物联网水位站管理后台留存的水位变化记录也为将来研究水位演进提供了坚实的数据支撑。

如今，人工水尺、遥测水位站、物联网水位站同立在济南黄河坝头上，展示着黄河水位观测技术的更新迭代，也体现出济南黄河对数字孪生黄河建设的不懈追求。

根石监测预警系统，建构数字孪生山东黄河济南段典型场景

根石是防洪工程之根，也是黄河安澜之根。根石走失是目前黄河控导工程出现险情最主要的原因，及时发现根石变动便成为确保黄河防洪工程安全的第一目标。

由于黄河泥沙含量大，现有的水下探测技术难以直接应用。过去根石探测工作只能通过人工探摸的方式进行，不仅效率低，而且面对复杂情况时探摸效果也难以保证，根石走失往往在险情发生后才能被发现。

为此，济南黄河河务局一直致力于改进根石探测技术。2022年6月，长清黄河河务局与海砥装备科技公司联合研发了“黄河岸防根基监测岸定-六度姿态仪 ”，对根石走失情况进行实时监测、提前预警；2023年3月，济南黄河河务局研制的“励智”智能高精度根石探测无人艇被确定为水利部重大科技项目；2023年5月，天桥黄河河务局引入声呐探测技术，研制出新型声呐根石险情探测杆；2023年6月，济南黄河河务局与山东黄河信息中心合作研发了根石监测预警系统，在调水调沙期间顺利通过了调试运用，已满足投入使用条件。

“汛前，我们安装了监测感知设备，在调水调沙期间预警平台对部分坝岸发出预警，经现场查勘，确有根石监测预警系统功能可靠。”济南黄河河务局副局长俞宪海介绍。

无人机巡河

据了解，根石监测预警系统由多断面感知仪、水下智能探水杆和根石监测预警平台共同组成。通过预先对水下根石布设位移、水压力、倾角等高精度、阵列式根石监测感知设备，该系统可以即时感知根石的变动情况；通过预警平台的数据分析功能，该系统可以及时对根石的情况进行预警。当位移达到设定值时，该系统就会发布根石走失预警；当倾角等达到设定数值时，该系统就会自动发布根石坡面预警。值班人员接到预警后，立刻安排巡查人员进行处置，最大程度地保障了黄河防洪工程坝岸的稳定运行。

根深叶茂，本固枝荣。作为数字孪生山东黄河济南段典型场景建设的一部分，根石监测预警系统的研发、应用实现了“开门红”，为济南黄河数字孪生建设工作的深入开展奠定了坚实基础。

数字化综合管理平台，推动济南黄河保护治理和高质量发展转型升级

“流量达到8000立方米每秒，平阴滩区全部漫滩，淹没面积为9.61万亩，经济损失22.7亿元。”平阴黄河滩区迁安救护演练指挥室内，平阴县“智慧黄河”数字化平台正在对不同量级洪水漫滩区域进行模拟，直观的洪水漫滩画面让室内的气氛紧张起来。该平台整合了平阴县水利、气象、应急、农业等多行业数据，极大增强了分析决策和指挥调度能力。

“现在派车、公车维修等可以直接在线上申请、审批，效率高，让职工少跑路，管理起来也更规范。”济南黄河河务局服务中心主任耿大全开心地介绍。

2019年和2022年济南黄河河务局分别自主研发了“云”集中核算平台和智慧资产管理平台，实现资金资产全生命周期的智慧化管理，先后获得2020年和2023年黄委科技进步奖三等奖，在全河范围内得到了推广；自主研发的网络机房综合环境及视频监控全覆盖监测平台，实现了市、县、管理段三级机房综合环境监控数据及视频监控的集中统一管理、共享和报警；基于yolo神经网络的视频识别火情警报系统，实现了预警信息的自动推送，为火情处置赢得主动；堤防工程管理数据分析预测预警系统可以对“智巡”App收集到的海量数据进行深入利用……一批围绕数字孪生山东黄河建设的科技项目相继开花结果。

完善的数字孪生山东黄河体系离不开全面的基础设施支撑。自2021年起，济南黄河河务局先后建成305处视频监控点，配置24架无人机和28套视频会议软件终端设备，安装雷达遥测水位计28处、照明设施500套，一个覆盖济南黄河各级单位、各类防洪工程的“天空地人”全方位、全时段巡查防守体系和信息传输通道基本建成，为数字孪生山东黄河济南段典型场景建设夯实了数据底板。

未来，济南黄河河务局将按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总要求，持续探索智能化模拟，向着构建具有强大“四预”功能的数字孪生山东黄河济南段典型场景目标奋力前行，让黄河安澜的支柱更加坚实牢固。

远程实时监控

物联网水位站