探访神奇实验室｜数字“大禹”显神威 上天入地巧治水

记者 唐晓玲 闫文瑞 见习记者 张熠 视频 刘河远 王鏸梓

水，生命之源、生产之要、生态之基，水安全是涉及国家长治久安的大事，早已上升为国家战略。特殊的自然地理、气候条件、水资源特点和人口经济状况，决定了我国是世界上治水任务最为繁重、治水难度最大的国家之一。破解水困局，守护水安全刻不容缓。面向国家重大需求和国际科学前沿，河南省水圈与流域水安全重点实验室应运而生。8月24日，记者来到华北水利水电大学，揭开数字“大禹”的神秘面纱。

走进实验大厅，迎面而来的是闷热空气和潺潺水声，让人恍然穿越到深山密林中。眼前犹如厂房车间一样高耸的吊顶下，排布着匠心独具的1:100缩放的小浪底模型、狭长的南水北调工程局部模型等，从国家自然科学奖到大禹水利科学技术奖都有这些“小小”模型的功劳。虽然时值暑假，实验室内仍有不少忙碌的身影，师生们三三两两聚在一起讨论实验，乍看都是短袖马裤配凉鞋的打扮，和平日里白大褂加身的科研工作者形象相去甚远。

“因为实验室需要模拟最贴近自然的外部环境，如果加装空调和风扇，温度和风速都会受影响，数据准确性就难以保证。大家穿着比较随意，除了高温的原因，还有便于操作的考虑。有时候实验过程中遇到问题，我们‘水利人’爬高、下水都是常事。”被问及为何实验室没有空调电扇，实验室主任刘俊国教授笑答。

作为瑞士工程科学院院士和欧洲科学院院士，刘俊国教授创建的渐进式生态修复理论和三维水资源短缺理论，在水资源时空演变、水质性缺水评价和河流生态修复等方面取得了系统性创新成果。今年7月15日，刘俊国教授受颁国际水文科学奖Volker奖章，这是国际水文科学领域的最高学术成就奖。

得益于“雷达+光学”卫星组网、人工智能、大数据等先进技术的融合，实验室的流域智能感知技术实现了从“空”（低空无人机）、“天”（卫星遥感）、“地”（地面监测）多平台多尺度监测江河湖海水文生态过程。”据刘俊国教授介绍，由华北水利水电大学与长光卫星技术股份有限公司联合研制的“华水一号”于今年1月15日成功发射。这颗轻小型、高分辨率、多模式光学遥感卫星，不仅是全国首颗内陆水遥感卫星，也是‘华水星座’的首颗光学卫星，旨在解决水资源短缺、水生态退化、水环境污染等问题。“华水星座”的发展对于推动卫星遥感与水利行业的深度融合、数字孪生水利建设意义非凡。

如今，风险应对力已成为衡量文明发展的新标尺，实验室也肩负着利用数字孪生平台提升城市韧性的重任。刘俊国教授说：“我们有一项今年刚刚结题的科技部国家重点研发计划，这个项目重点研究如何高效的利用城市的雨水资源，包括雨洪资源。采取的措施除了传统的水利工程措施，还包括利用雨水花园、绿色屋顶、植草沟、人工湿地等绿色基础设施，这些绿色基础设施对于建设海绵城市，削减洪峰，减少污染，有效利用城市雨水资源具有重要的作用。”