这是地球上所有的淡水资源,而这是中国的排名世界第五还不错,对吗?但如果评分到每一个人?不仅如此,这仅有的水资源在空间上只有19%分布在北方地区,实间上更是65%都集中在夏季,再加上过去近40年来极端天气越发频繁,这每亮起一个点就代表着一次干旱或供水。为此,中国已经建成了世界上规模最大的水利工程体系。
但在水资源短缺、分布不均、灾害频繁这重重挑战面前,如何才能让这个庞大的系统更加高效呢?
接下来你将看到当代中国水利工作者们给出的答案,我们需要一个平行时空,我们要预测未来。
首先让我们从一次绝口讲起。洞庭湖,中国第二大淡水湖,湖区西南部的团州院内,风吹倒浪,稻穗金黄。然而就在2024年7月,这里却是一片汪洋。
这一切都始于湖南那场延续了十几天的暴雨。仅仅11天,洞庭湖的水位就上涨了5,比水面扩大了1.4倍。
接着,环州院的一处河堤突然开始渗水,随后下陷发生决口,而且不断扩大,10米、20米、50米、100米、200米、220米。
此时的团州院内,近93%的面积已经被淹,平均水深达到了4.6米。放眼望去,无垠的水面上只剩下电线杆顶和屋顶。
而如果洪水继续涌入,中间这条尖堤可能也会不堪重负,与之相连的前南院甚至整个大院可能都会被洪水吞没。
怎么办?如果能预测洪水走势就好了。
于是,一个平行时空中的洞庭湖登场。这是一个以卫星遥感影像、无人机拍摄的现场照片和监测数据为基础孪生出的数字洞庭湖模型。他和现实中的洞庭湖如同一对孪生兄弟,通过他的预测,人们就能提前看到红鼠的流动轨迹。
不仅如此,随着决口扩大,他还推演出了歼堤最容易失手的位置,并提前规划了一条新防线。于是在前方紧锣密鼓的封堵决口时,4公里外一条堤防已然拔地而起。
然而灾情到这里并没有结束,此时的团州院内已经堆积了近15个西湖的洪水,接下来的当务之急就是排水重建家园。不过如果盲目抢排,可能会让被长时间浸泡的低坡发生垮塌。
除非让水位以每天小于0点四五米的速度均匀下降。
没错,模型的推演再一次为我们预测了未来,顺利完成了整次营救。
但水利工作者们要化解的不只是一次决口危机,要守护的也不只是一个大湖或是一条江河。
其中最特别的莫过于这条世界上规模最大的人造江河南水北调。
以中线工程为例,他从湖北丹江口水库出发,让一泓清水涌去北上,全长超过1400公里。
如此巨大的跨度,意味着中线工程要南北纵贯四个省份和直辖市,通过数百个闸门为沿线二十多个大厅城市、二百多个县城提供生活用水,还要统筹沿线水源,为数十条河流进行生态补水。
如果闸门之间不能高度配合,那整条水渠都将无法正常运转,而如此巨大的跨度也让整条水渠足足跨越了八个纬度、两个温度带,当南方渠段还是艳阳高照时,北方渠段却有可能发生结冰,堵塞渠道,甚至中断供水。
那么,能不能推演出每一处关键节点的水位、流速、水温以及结冰情况呢?
当然,但要造出这样一个平行时空,就必须让渠道上的截制闸、退水闸、分水口等各种水工建筑,还有十万多个传感器,一万多台摄像头统统联合起来。于是,就在2024年夏天,当河南发生大旱时,人们便利用这个平行时空推演出了借助退水闸向白龟山水库补水的全过程,为平顶山等地区临时紧急抽调了近四个西湖的水量,以解燃眉之急。
而到了冬天,当首场寒潮来临前,人们也在这个平行时空中预测出了北京到石家庄渠段内的冰层覆盖范围,从而提前预警进行蓝冰除冰和融冰的准备。
正是靠着这样一项超级工程和数字模型的联动,才让这条人造江河能够四季无休、昼夜不停地运转。
当然,在这个平行时空中,还不只是大江大河,要再加上不计其数的像毛细血管一般的水渠水道,才能真正成为一张完整的国家水网。
在中国有三个特大型灌区,四川的都江堰,内蒙古的河套,还有一个就是主体。
在安徽有辟河、史河、杭埠河,三条大河,1200多座水库、二十多万座唐堰以及2.5万公里长的渠网共同组成的辟市航灌区。
那么,如何用有限的水量浇灌这里的1100万亩良田?
如果像2022年那样,一场50年一遇的特大干旱降临江淮大地,整个灌区的水库蓄水量只有往年平均的60%,又该怎么办?
想必你已经猜到了答案,是的,一个平行时空中的P10航灌区出手了,这是当时整个灌区可利用的水资源,而这是所有装甲涨师的用水需求。只需要短短五分钟,在这个平行时空里,就可以根据需求生成一个分水方案,将不同类型的水源合理的分配下去。
更便捷的是,借助全灌区的三千多个监测站点,人们只要在手机上就能查看每条渠道的水位流量,监测每一片农田的灌溉进度。
就这样,在这个平行时空中,无论是降水、用水还是蓄水,都将在精密的计算和分配下,实现高效精准的调度,即便遭遇旱情,也能助力灌区粮食的稳产和丰收。
如今这项宏伟的数字孪生计划在中国已经完成了数百处,而未来水利工作者们的目标是把整个中国水利都装进平行时空当中。
在这个时空里不仅有45000多条河流,2800多个湖泊、95000座水库大坝、98个国家级蓄置洪区、43万公里的堤防和不计其数的水渠、泵站和灌区。
也有由上百颗遥感卫星、12.7万个地面水文测站和成千上万个监测点位共同组成的天空地水共数据网络,以及无数水利工作者在水文学、水动力学、水资源、土壤侵蚀、泥沙动力学、水生态环境、水利工程调度等各个领域一代代积累下的研究成果。
在这个时空里,可以更好地实现对过去的检视、对当下的研判和对未来的预测。
或许到那时你会发现,大自然的水资源禀赋不曾改变,平凡的极端天气依然不断带来新的挑战,但中国大地上却能江河安澜。