七月黄河，浊浪滚滚。主汛期已至，水量骤增，急流裹挟着涡旋，猛冲直下，再次考验着两岸的防汛智慧。

“十年前，我们要预测一场洪水，得靠经验、靠估算。现在，‘模型黄河’智慧平台如同先知之眼，让我们能看清水流的每一个细节。”曹永涛站在指挥中心操控台前，轻点鼠标，屏幕上立即呈现出黄河下游河道三维实景图。

近年来，黄河水利科学研究院（以下简称“黄科院”）加快推进“三条黄河”联动性协同性参证性应用，通过制订预案、优化实时调度，以科技助力实现黄河抗旱保供、腾库迎汛、水库排沙、河道减淤和生态补水等多赢目标。

实验室里的“洪水预演”

在郑州“模型黄河”试验大厅里，曹永涛和团队已经连续工作一个星期，他们调整流量，记录数据，分析趋势。“我们以黄河‘82·8’洪水为原型，放大局部降雨，模拟三门峡至花园口区间发生大洪水的情景。”曹永涛正介绍着，突然发现一处模拟堤防出现异常水流，他立即标记位置，“这就是需要重点关注的潜在风险点。”

利用“模型黄河”在汛前开展大洪水演进模拟试验，科研人员能够提前发现薄弱环节，科学预判黄河下游河势变化及可能发生的工情险情，优化完善防汛预案，为防汛决策指挥和调整防洪部署提供技术支撑。

试验中，大量新型仪器设备各显神通，测控精度远超以往。曹永涛指着水下地形仪说：“这些设备就像‘模型黄河’的神经末梢，实时捕捉每一处细微变化。”

近年来，黄科院加快实现“模型黄河”数字化网络化智能化提升，自主研发了国内首例“河工模型人工智能地形制作设备”，实现了高精度大场景地形制作，效率提升70%，垂线精度控制在2毫米。国内首创嵌入式PLC自动控制加沙系统和雷达水位计，水下地形仪以及河势流场监控系统等新技术一展身手，为黄河保护治理研究提供了一个更加直观的试验平台。

开展模型试验是“三条黄河”联动的环节之一，在真正的黄河上，另一场科技护航安澜战役正在上演。

野外一线的“精准监测”

今年黄河调水调沙期间，黄科院连续派出5个河势工情险情工作组，20余人次开展下游河势变化、工程出险情况跟踪研究、过流能力校核分析等工作。

张春晋所在组里的3人，是最早奔赴一线的成员，他们顶着酷暑，背着RTK、无人机、激光测距仪等设备，穿行在黄河岸边。“我们要校核黄河下游河道过流能力，找出那些可能影响排洪的‘卡脖子’河段。”张春晋一边操作无人机一边说。无人机掠过河面，实时传回河道影像。他们对高村以下河段进行系统观测，记录水位表现、滩唇出水高度，查看主河槽是否漫滩，监测生产堤和大堤偎水情况。

“看，这里平滩流量偏小，是典型的卡口河段。”张春晋指着监测数据说，“我们会精准计算这些数据，通过数字模拟，预测工程出险情况及河势演变趋势，为调水调沙期间优化调整水库下泄流量提供依据。”

“三条黄河”协同作战，全要素、全流程的精准、动态数据是“生命线”。2023年，黄科院编制《黄科院野外科学观测研究站网建设方案》，布设“四区两带”野外观测前哨，打造智能高效的数据监测感知网络。目前已建成4个部级野外观测站，基本形成全流域、多学科、多功能的观测站网，其中，什四份子站接入黄河智慧防凌平台，为防凌会商决策提供了有力支持。

十年磨一剑。黄科院持续开展黄河源区、黄土高原、黄河口系统科学考察，2024年启动黄河全域科学考察，探寻自然本底。聚沙成塔，黄科院逐步构建黄河源区水生态环境数据库、小流域生态治理数据库以及黄河口水沙动力与生态数据库；同时搭建黄河科学数据平台，对第一手数据资料进行收集、存储、处理、计算和分析，以实现数据检索、可视化、动态展示、交互查询等功能，为“三条黄河”联动研究提供坚实的数据底板，让大河起伏的脉络走向更加清晰可见。

数字空间的“智能模拟”

在数字孪生黄河工厂的巨幕上，一条数字孪生黄河正在蜿蜒流动，这是黄科院自主研发的二维水沙动力学模型。“针对黄河下游800多公里河道，我们可以实时动态模拟水沙演进过程。”科研人员王明打开模块介绍说，“看，我们能够在5分钟内完成黄河下游7天洪水过程的模拟，计算洪峰误差在5%以内，快速预演不同量级洪水下的滩区淹没范围和重点防守位置，精准预测黄河下游洪水风险。”目前，该模型已在黄河防御大洪水演练、汛前调水调沙预案编制和汛期洪水跟踪计算与分析中广泛应用。

数字孪生黄河建设，核心在算法，关键在应用。近年来，黄科院深度融合水利业务与信息技术，研发了一系列具有核心竞争力的产品。编制《黄河流域“1314”数学模拟系统三年提升方案》，着力“3A”（三维模型+人工智能）算法研发。自主研发了包括机理模型、统计与机器学习模型、智能识别模型等3大类20多项专业模型，其中，水沙动力学模型、河冰动力学已嵌入国家防汛会商系统，填补了水利部冰凌动力学预报的空白。

黄科院研发水库水沙调度模型，开发了黄河流域梯级水库群联合调控系统，实现全流域龙羊峡、刘家峡、海勃湾、万家寨、三门峡、小浪底6库排沙、发电、生态多目标联合调度，2023年应用于黄河上中游水库群联合水沙动态调控，首次实现了枯水条件下黄河上中游长历时、大尺度水沙精准对接。研发工程险情预测模型，综合河势、出险历史、根石深度、坡度、缺石量等要素，将出险工程划分为4个等级，并提出相应预防建议措施。2023年调水调沙期间，小浪底至陶城铺实际出险工程34处、坝垛109个，其中有28处工程、92道坝垛均在预测范围内（因缺少资料，其余未预测到）。正在“三条黄河”联动决策平台演示操作的吴丹介绍：“这里是‘三条黄河’联动的中枢神经，‘三条黄河’在这里交汇、碰撞、融合，产生一加一大于二的效应，动态优化支撑科学决策，显著提升流域洪水防御的预报、预警、预演、预案能力，使水情研判更精准、调度预演更科学、风险决策更智能。”

2025年，水利部提出：数字孪生水利体系建设要加强与监测感知系统耦合联动。黄科院构建了“采集—传输—识别—同化—校正”五位一体的“三条黄河”联动策略，初步实现“原型黄河”“模型黄河”和“数字孪生黄河”协同联动与动态优化。黄科院院长余欣表示：“我们将按照水利部部署和黄委要求，持续深化‘三条黄河’耦合联动，以科技支撑保障黄河长治久安。”

大河奔流，创新不止。“三条黄河”已从宏伟蓝图变为支撑黄河保护治理的坚实支柱，它让奔腾的黄河在虚拟世界中前行，让决策于风浪之前成为可能。站在历史新起点上，“三条黄河”深度联动必将驱动治黄科技实现更高水平自立自强，为黄河流域生态保护和高质量发展注入更加澎湃的智慧动能。