极目新闻记者 庞正
视频剪辑 庞正
通讯员 金海洋 靖争
11月13日，南水北调中线工程累计调水量突破600亿立方米。该工程自2014年12月12日全线通水，京津冀豫四省市直接受益人口超过1.08亿人。
护中线调水源头，保清水永续北上。近日，记者了解到，长江科学院多年来致力于南水北调中线工程水质监测与科学研究工作，为南水北调中线工程运行管理及水质安全保障提供了有力的科技支撑。
丹江口库区水质采样
2016年至今，长江科学院承担了“南水北调中线水源工程丹江口库区水质监测站网运行管理维护”项目。丹江口水库水质监测与保护研究团队（以下简称团队）持续开展丹江口库区重要断面和入库支流河口断面的水质监测工作，准确掌握了南水北调中线各支流入库水质、库中水质及取水口出库水质状况及水质变化规律，为保障“一库清水永续北上”、实施科学调水和决策提供了重要支撑。
丹江口库区水质检测分析
除开展水质常规监测外，团队还积极开展丹江口水库水环境风险分析和应急监测，迅速响应多次突发水污染事件，第一时间赶赴现场开展应急监测，圆满完成各项工作任务，为库区突发水污染精准防控和应急处置提供基础数据。
水质应急监测
水质应急监测
自2013年开始，团队围绕丹江口库区水资源保护、水环境演变及水污染防控等方面开展了大量研究工作，先后承担“丹江口水库藻类治理研究”“丹江口水库入库污染负荷核算”和“丹江口水库典型污染物时空分布特征及变化规律研究”等科研项目，牵头编制《南水北调中线水源工程运行管理重大科技问题研究顶层设计（2022-2025年）》，掌握了丹江口水库藻类生长特征及规律，并提出适用的藻类治理技术，研发了丹江口水库水源地富营养化防治设备，揭示了丹江口水库新污染物时空分布特征、变化规律及生态风险，并提出防控对策建议。
丹江口水库水源地富营养化防治设备应用
丹江口水库水源地富营养化防治设备应用
数字孪生丹江口是水利部、长江委“十四五”智慧水利建设的重点工作之一，同时也是国内首个以水利工程水质安全为业务需求之一的数字孪生工程。自2022年8月开始，长科院团队克服各种困难，在丹江口开展连续15个月的驻点封闭式集中，牵头研制了数字孪生丹江口工程水质安全系统，构建了高精度三维水动力水质模型，研发了水质预报-预警-预演-预案的水质“四预”应用体系，实现了对水库营养物质和污染物时空演进全过程的模拟仿真预演。
三维水动力水质模型及水质浓度场三维仿真
数字孪生丹江口水质安全模型，针对丹江口水库水深大、范围广、污染来源分散和类型多，以及丹库与汉库水动力交换复杂、水质呈现分区分层等特点，研发高效高精度三维水动力水质机理模型，并突破垂向动网格技术、污染反应动力学建模、污染团扩散追踪、加速算法等一系列关键技术，模拟出库区水流三维运动及污染物的扩散过程，通过模型集成与多业务有机融合，研发具有水质监测分析、在线推演、预警分析、态势预演、预案管理的水质“四预”应用体系，实现大洪水场景、库区和入库支流任意位置突发污染场景在线快速模拟，推送预警信息并评估预案处置效果，有效支撑水质污染扩散情况的实时预判分析。
泗河排污口偷排氨氮污染扩散轨迹
数字孪生水质安全模型与“四预”技术已成功应用于2023年丹江口水库170米蓄水水质安全保障和入库支流泗河排污口偷排事件滚动推演分析，为保障库区水质安全提供有力支撑。依托项目成果，“数字孪生丹江口水质安全模型平台与四预业务”成功入选水利部《数字孪生流域建设先行先试应用案例推荐名录（2022年）》优秀应用案例，“数字孪生水库水质安全模型平台与预报-预警-预演-预案关键技术”入选2023年度水利先进实用技术重点推广指导目录（TZ2023041）。