南水北调中线工程（以下简称“中线工程”）是国家水网的主骨架和大动脉，承载着优化水资源配置、保障区域水安全的战略使命。近年来，我所智慧调水研究团队（以下简称“调水团队”）紧扣国家水安全保障重大需求，以中线工程这一大国重器为依托，聚焦关键技术攻关、推动现场联合验证和成果凝练推广，扎实推进输水调度创新实践，为打造长距离调水工程智慧运行标杆贡献了重要科技力量。

图1 南水北调中线工程

一、关键技术攻关，构筑数字孪生智慧内核

调水团队全程参与数字孪生南水北调中线建设，先后承担了输水调度数字孪生仿真预演技术及应用、精准调度决策模型研发、惠南庄泵站泵组高频数据分析及经济运行模型等技术攻关项目，系统支撑了输水调度模型体系构建。项目实施过程中，调水团队与中国南水北调集团中线有限公司（以下简称“中线公司”）和中国南水北调集团水网智慧科技有限公司的技术骨干探索形成“技术例会常态化务实推进机制”，3年来累计召开100余次技术例会。例会坚持问题导向、实效为先，通过需求共商、快速迭代，确保研发技术与实际需求紧密对接，为调度智能化升级提供了扎实保障。

图2 技术例会常态化务实推进机制

在仿真预演方面，研发了中线总干渠一维恒定流和非恒定流模型，实现了任意区间、任意时段水情状态的精细感知。同时，研发了水情数据时空智能清洗模型、水力参数自主学习训练模型、复杂建筑物局部三维水力模型，通过边界数据治理、参数动态反演、局部波动分析，显著提升了水动力仿真预演的精确性和可靠性。模型集成于数字孪生中线输水调度平台，在中线工程全线业务化运行，支撑数字孪生南水北调中线1.0入选水利部数字孪生水利建设十大样板。

在调度决策方面，针对中线工程多扰动、大时滞、强耦合的特点，充分利用调度人员长期经验积累和渠道水力响应特性分析，研发了规则驱动的中线总干渠水量水力协同调控技术。作为数字孪生智慧决策的核心引擎，该技术“改变了传统调度模式，实现了总干渠调度场景切换、分水流量变化等条件下的百余个闸门调度指令序列的一键生成，极大提高了工作效率”。研发技术及应用成效入选中国水科院2025年度大事。

图3 数字孪生输水调度平台 —— 智能调控模块

二、现场联合验证，保障调度决策精准高效

调水团队联合中线公司总调度中心，持续检验并优化数字孪生输水调度仿真预演与调度决策模型，推动工程调度由“人工经验决策”向“模型智能决策”转型。

业务化支撑月调度方案编制：自2024年4月起，恒定流仿真预演模型纳入中线工程月度输水调度方案编制流程，支撑全线水面线与节制闸目标开度快速确定。与以往人工计算方式相比，仿真预演模型显著提升了计算精度与方案编制效率，现已形成常态化、业务化的辅助决策技术，为调度计划的科学制定提供了可靠抓手。

图4 数字孪生输水调度平台——恒定流仿真预演

构建精细化应急调控预案库：利用一维非恒定流仿真预演模块，围绕典型调度场景，编制了中线首个具有全流程闸控指令的精细化应急调控预案库。为汛期极端暴雨、泵站事故停机、工程突发事件等情况下的应急调度提供了科学决策支撑，保障工程运行安全。

图5 数字孪生南水北调中线（大屏端）——智能调控

推动全线闸群调控的模型决策：2025年9月15日，入京流量按地方需求进行调整，针对此次典型工况，中线公司利用调度决策模型自动生成全线闸群调度方案，实现了从渠首到北京的调度时间提速50%。调水团队在总调度大厅全程参与了此次调度值班工作，现场检验了决策模型性能。从调整效果看，大部分闸门水位波动平缓，符合预期，验证了数字孪生调度方案的可行性。

图6 调水团队在总调度大厅参与调度值班

三、成果凝练推广，引领输水调度科技突破

在技术攻关和工程实践基础上，我所选派调水专家以“弹性引才”机制融入中线公司，有效推动了创新成果的系统凝练和工程转化。近日，在中国水力发电工程学会公布的2025年度水力发电科学技术奖获奖名单中，由中线公司牵头申报、我所调水团队深度支撑的“大型调水工程明渠输水多场景水力精准调控关键技术及应用”项目荣获科技进步奖一等奖，成为双方产学研用深度融合的标志性成果。

该项目以中线工程作为主要研究对象，围绕大型调水工程明渠输水“精确模拟、精准决策、精细管控”难题，研发形成多场景水力精准调控成套技术。项目成果应用于南水北调工程，科学支撑了中线工程输水调度决策，安全平稳供水超750亿立方米；在河南郑州“7·20”特大暴雨灾害、海河“23·7”流域性特大洪水等极端暴雨洪水发生时，有力支撑了应急调度决策，保障了沿线供水安全。目前，调水团队研发的输水调度仿真决策模型和智能管控平台，已在引江济淮、胶东调水、引绰济辽等重大调水工程推广应用。

图7 南水北调中线工程输水调度难点

展望未来，我所将积极响建设现代化水网的战略部署，在更广泛的国家水网工程中推广实践调水工程智慧运行技术，为发展水利新质生产力、保障国家水安全贡献坚实的科技力量。