大家好！我是帥氣的小編科科~

人們?cè)?022年8月的新聞中常常能看到這樣的畫面——河床干裂，滿目瘡痍。是非洲嗎？從遠(yuǎn)處的大橋和高塔來看，又顯然不是。

你可能猜不到，這是德國萊茵河。8月中旬，這條歐洲經(jīng)濟(jì)生命線的水位跌破了40厘米！船只幾乎無法通行，嚴(yán)重阻礙了柴油和煤炭等大宗貨物的流通。

而我國長(zhǎng)江流域也在持續(xù)高溫下出現(xiàn)了“汛期反枯”的現(xiàn)象——連日來，受持續(xù)高溫少雨和長(zhǎng)江上游來水偏少共同影響，我國最大的淡水湖——鄱陽湖水位持續(xù)走低，截至9月6日8時(shí)，鄱陽湖都昌站水位7.97米、星子站水位7.99米，均跌破了8米，比9月5日8時(shí)的8.15米，一天內(nèi)降低了0.15米，鄱陽湖正式進(jìn)入了極枯水位，湖區(qū)通江水體面積僅310平方公里。

應(yīng)對(duì)氣候異常造成旱情等水文災(zāi)害，我們真的只剩下呼吁節(jié)能減排、為地球降溫嗎？不！

作為專業(yè)的水科院人，我們?cè)趹?yīng)對(duì)極端氣候帶來的各種“水災(zāi)害”時(shí)，會(huì)用到“秘密武器”以提供分析和預(yù)測(cè)、為相關(guān)部門提供防災(zāi)減災(zāi)的科學(xué)決策依據(jù)！說到這里，不得不請(qǐng)出水科院人的“水利模型”！

模型？難道是科科心心念念的那些模型嗎？！

又或者是這些頂流威震天的“話癆之謎”嗎？

不不不！本期內(nèi)容要寫的模型，可比“威震天”更厲害！

第一部分

什么是“模型”？模型大概可以分為兩種，即“數(shù)學(xué)模型”和“物理模型”兩種。

“數(shù)學(xué)模型”可以簡(jiǎn)單地理解為是利用電腦建立的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，當(dāng)我們輸入某些數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)通過推算得出一系列的結(jié)果，并通過模擬畫面等呈現(xiàn)出來，我們常見的數(shù)學(xué)模型，如天氣預(yù)報(bào)。

“物理模型”，簡(jiǎn)單來說就是用“微縮”的手段，把現(xiàn)實(shí)中的事物制作出來，在這一點(diǎn)上，手辦玩具也是“物理模型”的一種。

本期內(nèi)容要寫的“模型”是我們廣東水科院人打造的水利科研“重器”——珠江三角洲及河口整體物理與數(shù)學(xué)模型（下文簡(jiǎn)稱“數(shù)學(xué)模型”或“物理模型”）。

第二部分

先從“物理模型”看看這“重器”有多猛！

在模型玩家中有這樣一個(gè)不成文的規(guī)定，即如何衡量一個(gè)“模型”的珍藏意義以及價(jià)值所在，分為如下幾個(gè)維度——大（大小程度）、精（精致程度）、限（限量發(fā)行）、手（是否手辦），而水科院人“玩”的這個(gè)物理模型，就符合了高價(jià)值的全部定義！大！而且是“純手辦”！

模型位于廣東清遠(yuǎn)飛來峽水利樞紐右岸，建成后占地總面積約100畝（約等于6.66萬平方米）！對(duì)的，不是666平方米！而是66666平方米！

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的足球場(chǎng)面積為7100平方米左右，而這個(gè)模型，相當(dāng)于9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)的大??！

模型占地面積是上圖中標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)面積的“9倍”當(dāng)然，這并不是一個(gè)“靜（擺）態(tài)（設(shè)）模型”，而是“超級(jí)先進(jìn)”的“動(dòng)態(tài)系統(tǒng)”——設(shè)有專用的動(dòng)力系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)生潮系統(tǒng)、水動(dòng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等?！澳Ｐ汀币幻媸溃湍孟铝藥讉€(gè)世界紀(jì)錄——世界上規(guī)模最大、技術(shù)最復(fù)雜的網(wǎng)河河口潮流物理模型；世界上平面比尺足最大、模型變率最小的珠江河口整體模型；模型模擬了網(wǎng)河區(qū)河道95條，總長(zhǎng)度1600余公里，模擬范圍近1.4萬平方公里！

第三部分

介紹完“物理模型”，又怎能少了更炫酷的“數(shù)學(xué)模型”呢！

珠三角網(wǎng)河及河口區(qū)三維數(shù)學(xué)模型的研究始于2010年，在原有的一維、一二維聯(lián)解模型基礎(chǔ)上不斷發(fā)展完善并持續(xù)運(yùn)行，發(fā)揮重要作用。

該數(shù)學(xué)模型發(fā)展到今天已經(jīng)是“3.0”版本，成功耦合了咸潮、水生態(tài)、風(fēng)暴潮等模塊，使水科院人對(duì)研究河口、近岸海洋的水問題具備更先進(jìn)的手段。

第三代數(shù)學(xué)模型范圍示意圖

珠江河口整體物理模型與數(shù)學(xué)模型的建成及應(yīng)用，為水利防災(zāi)減災(zāi)、水資源利用、水生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及航道工程、港口碼頭工程、近岸海洋工程、其他交通和能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)解決前瞻性、戰(zhàn)略性、全局性涉水技術(shù)提供了重要科研平臺(tái)，對(duì)建設(shè)國際一流的河口水利工程實(shí)驗(yàn)室具有里程碑意義。

北江大堤

珠三角水資源配置工程

韓江高陂水利樞紐工程

第四部分

“紙上的科普”說了這么多下面我們就來進(jìn)入各位最關(guān)心的“實(shí)戰(zhàn)”環(huán)節(jié)

（1）精準(zhǔn)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)“馬鞍”風(fēng)暴潮

基于數(shù)學(xué)模型的珠江河口風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，咱們水科院人精準(zhǔn)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)“馬鞍”風(fēng)暴潮過程！

在珠江河口三維水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，水科院人耦合臺(tái)風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)的風(fēng)場(chǎng)，綜合考慮臺(tái)風(fēng)、徑流、潮汐、波浪等多種動(dòng)力因子的耦合作用，建立了珠江河口風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

系統(tǒng)目前每天進(jìn)行兩次預(yù)報(bào)，提供未來72小時(shí)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)、潮位、增水、波浪等要素的預(yù)報(bào)產(chǎn)品哦！

（2）為抗旱防咸保供水工作提供決策支持

2020年秋天，東莞市面臨著咸潮上溯的風(fēng)險(xiǎn)，水科院依托珠江三角洲咸潮模型，研發(fā)基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型模擬計(jì)算相融合的人工智能咸潮實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)了東江咸潮的實(shí)時(shí)滾動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，集成開發(fā)了預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)將預(yù)報(bào)成果推送到相關(guān)業(yè)務(wù)部門，為東莞市抗旱防咸保供水工作提供決策支持。

數(shù)學(xué)模型模擬的咸潮動(dòng)態(tài)圖

通過借助大范圍、高精度數(shù)學(xué)模型對(duì)提出的抑咸工程措施有效性進(jìn)行論證分析，提出了應(yīng)對(duì)咸潮的精細(xì)化取水調(diào)度方案。

珠江三角洲咸潮模擬模型范圍及模擬結(jié)果（剖面）

珠江三角洲咸潮在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

科研制勝 ，水科利民。這個(gè)“水利科研重器”的多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，為珠江三角洲水利工程提供了科學(xué)有效的技術(shù)支撐、做出了重大貢獻(xiàn)。一項(xiàng)項(xiàng)重大技術(shù)的創(chuàng)新、一座座水利工程的興建，都離不開水科院人的辛勤付出！感謝你們！