【水利】谈谈这三条“黄河”分别指的是什么,并说明它们是如何协同发挥作用的。(15分)

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黄河奔腾生生不息,科技活水澎湃成潮。进入新的发展阶段,信息技术不断迭代升级,各种科技实践也正一幕幕上演,为黄河保护治理赋予新解。

“我手中这个设备俗称‘智慧石头’,它由智能芯片和电池组成。把它放到防洪堤坝根石堆里,它就成了打入根石堆的一个小小‘侦察员’,能够24小时全天候实时预警。”智慧黄河研究院赵工程师介绍说,“如果根石发生位移,它会自动抓拍并发出报警信号,一线巡查人员就能及时赶到现场处置险情。”

其实,“智慧石头”只是数字孪生黄河建设的一个基础应用。2022年水利部黄河水利委员会发布的《数字孪生黄河建设规划(2022—2025)》提出,要加快构建具有预报、预警、预演、预案(“四预”)功能的数字孪生黄河。数字孪生黄河,就是把实体的原型黄河“装进”计算机,实现与原型黄河的同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。近年来,黄河水利委员会以流域防洪、水资源管理为建设重点,开展水工程安全、淤地坝、河湖管理保护等业务应用系统建设,初步形成了“2+N”智能业务应用体系。

走进黄河防汛值班室,大屏幕上,一条被“复刻”至计算机的“黄河”滔滔奔涌,清晰演示着洪水演进、滩区灾情损失情况,工作人员犹如置身黄河岸边,在“云端”研判和商定调度方案。这个防汛会商预演系统,让防汛监测、感知、巡查、指挥等环节一屏掌控,实现省、市、县、班、点五级联防联动和“四预”模拟推演的过程管理。

“在数字孪生黄河里模拟一场洪水的发生,观察洪水对工程哪些部分造成了冲击,据此再对实体的原型黄河相应工程进行防范或者处置。”数字孪生黄河建设负责人介绍说,“在这个过程中,构建智能高效的监测感知网络,获取原型黄河的动态数据,是基础,也是关键。”

“你看,现在有2200人在线,85个工程靠河,158人进行了现场巡查,上报了309个巡查日志。”河南河务局数字办负责人打开河务通App后介绍说。据了解,这个将监测感知系统、应用支撑系统、业务应用系统的海量数据汇集于手机端的河务通App,已经成为河南河务局工作人员巡河使用的日常工具。

“叮咚!”收到河务通App的预警提醒,值班员小军马上打开手机查看:“系统识别出管理A段以北疑似有较大漂浮物在移动。”小军立即启动无人机复核现场,再将复核后的信息上传平台,通过系列程序就完成了一次工程险情处置。

据小军介绍,远程巡航监测能及时发现并处置河道管理范围内的水事违法行为,还能对灌区引水情况开展巡查,督查计量设施及水量计量情况,预防出现无计量取水、无证取水及擅自改变取水用途等违法行为,提高了灌区取用水监查和河道管理的效率。

“模型黄河”试验基地隶属于黄河水利科学研究院,已经成为科技治黄的闪亮名片。经过30多年发展,该基地已建成水土流失试验厅、水库试验厅、下游河道试验厅、黄河口试验厅以及基础研究试验厅、水工试验厅、抗震实验室、抗磨实验室、综合实验楼等一批基础科研设施,为洪水防御、重大水利工程建设论证、河道整治、河口治理、水工程调度和水沙运动及河床演变规律探索等提供物理参数,发挥支撑与引领作用。

“模型黄河”就是把黄河“放进”实验室。比如,利用“模型黄河”开展洪水预演实体模型试验,为黄河防汛决策指挥和调整防洪部署提供重要技术支撑;利用水土流失试验厅,开展典型黄土丘陵区坡面水流侵蚀产沙的动力学机理模拟试验,为坡面水土保持措施优化配置提供理论依据;利用小浪底库区试验厅,开展小浪底水库淤积形态优选与调控试验,为小浪底水库优化运行找寻方案。此外,黄河水利科学研究院自主研发的河工模型人工智能地形制作设备,可实现高精度、高分辨率、大场景复杂模型三维地形的快速制作;用水需求及水资源配置模型,能够精准预测黄河流域灌区未来10天至15天的引黄灌溉需水量等等。

据介绍,黄河水利委员会现已基本形成水文预报、工程调度、灾情评估、冰凌预报、河口治理等拥有自主知识产权的黄河模型架构体系,同时开展流域特色人工智能模型和可视化模型建设,构筑基于云服务的黄河水利模拟系统和知识模型,自主研发了耦合水文、水动力、冰凌等多种模型于一体、安全可控的模型平台,为流域统一治理提供了坚实支撑。

“黄河很美,将来会更美。”2024年9月,……在甘肃省兰州市考察黄河时指出,要更加突出黄河治理的系统性、整体性、协同性,推动构建上下游贯通一体的生态环境治理体系,深入实施重要生态系统保护和修复重大工程,提升流域生态系统稳定性。

运用科技让三条“黄河”协同关联,已经成为保障黄河安澜的重要手段,有力推动了沿黄人民生命财产安全防线的构筑。

“给定资料1”提到了三条“黄河”,请你谈谈这三条“黄河”分别指的是什么,并说明它们是如何协同发挥作用的。(15分)

要求:全面、准确、有条理。不超过350字。

参考答案

一、三条黄河1.原型黄河。2.数字孪生黄河指把原型黄河装进计算机,同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。3.模型黄河指把黄河放进实验室,开展各类模型试验。

二、关系:1.原型黄河是数字孪生黄河和模型黄河的基础。2.数字孪生黄河为原型黄河治理提供预报、预警、预演、预案。3.模型黄河为原型黄河治理提供物理参数,给予支撑引领。

三、如何协同:1.打造“2+N”智能业务应用体系。建设防汛会商预演系统,防汛各环节一屏掌控,五级联防联动、“四预”过程管理;构建监测感知网络,获取动态数据;打造河务通App,汇集海量数据;开展远程巡航监测,发现、处置和预防违法行为。2.打造试验基地。建成一批基础科研设施;形成黄河模型架构体系;建设特色人工智能模型和可视化模型,构筑黄河水利模拟系统和知识模型;自主研发多种模型于一体、安全可控的模型平台。

参考答案说明:本参考答案从三条“黄河”的释义、三者间的关系、发挥协同作用的方式三个角度展开。其中,释义部分指出三条“黄河”分别指原型黄河、数字孪生黄河和模型黄河;三者关系分别对三条“黄河”间相互作用的关系进行了阐述;发挥协同作用的方式分别从“打造‘2+N’智能业务应用体系”和“打造实验基地”两个方面展开。各条答案要点之间在内容上相互并列,没有交叉。

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