在建大型水利工程数字孪生平台实践与思考

为整体提升在建水利工程智慧化管理能力，通过数字孪生平台建设，赋能建设期工程施工管理、运行期业务应用。在已建信息化系统的基础上，结合数字孪生水利工程建设要求和目标，构建引江济淮工程数字孪生平台总体架构。围绕数据底板、模型平台、知识平台 3 个方面，搭建真实、全面、准确的水利及水运多领域数据底板，为工程数字化映射、智能化应用提供准确的数据资源；搭建感知、预测、调度、控制、评价功能的模型平台，覆盖中长期、短期、实时多尺度调度需求，以及常规、应急多目标调度场景；搭建以方案库和专家经验库为主的知识平台，将静态、动态知识共同融入“四预”全流程；按照工程建设、运行调度、工程维护等管理业务需求，建设水资源调度、航运调度、工程安全监控等业务系统，为更加合理、有序地推进数字孪生水利工程后续建设提供思路。     

智能水利工程评价体系及方法研究

智能水利工程的设计方案是当前水利行业研究和实践的热点,工程智能化水平的评价体系也是工程建设者最为关心的问题。针对智能水利工程的概念内涵进行分析,结合行业需求提出水利工程智能化建设的目标是在工程自动化控制的基础上,进一步通过数学模型、智能化算法赋予水利工程自适应和自主优化决策的能力;围绕水利工程智能化建设目标,重点研究提出由数字化、自动化和智能化 3 种类型共 19 个指标组成的评价体系及评价方法。运用本评价体系及评价方法,不仅可以整体性地量化水利工程的智能化建设水平,也可以有效引导智能水利工程设计和运行管理的技术发展方向,促进工程智能化建设的创新发展,从而全力支撑新时代水利工程高质量的建设和运行管理。     

宁波市推进河网水资源智能化调度的思路与探索

为改善宁波市河网水环境,基于现有的工程措施,从智能化非工程措施角度,探究平原河网水资源智能化调度的可行方案。根据宁波市中心城区平原河网基本特点及闸泵工程分布情况,分析宁波市近些年在水资源智能化管理调度方面的建设情况及存在问题,以满足河流生态需水量为前提,从监测、模拟、调度方案的形成及调度执行4个层面,提出推进河网水资源智能化调度的思路及实现途径,并对每一个层面的实际可行性进行分析。通过建立宁波市中心城区河网水质水量联合调度模型,结合重要水功能区与河湖断面的水质实时监测数据,对河道水体进行纳污容量分析,并使用水质模型结合调度方案模拟水污染演化进程、影响范围、持续时间,为河流水量调配提供决策支持,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

智慧灌区建设要素及关键技术

智慧水利是我国水利现代化发展的重要战略,同样,灌区现代化也必需通过信息技术,特别是智能技术推动其发展与实现。针对灌区建设与管理的主要业务职能水资源配置与调度及水利工程运行与管理,通过示例探讨这些业务职能智慧化实现的关键技术,包括智能信息获取、水资源配置与调度模型、工程运行的智能监控和非常态调度与控制等,为全面、深入开展智慧灌区建设提供发展思路和技术参考。     

基于河流智慧水环境管理调度系统打造“幸福河”

水利部颁布的《智慧水利总体方案》将大大提高水利工程的智慧管理水平。以新疆玛纳斯河智慧水环境管理调度系统为例开展研究,分别从智慧化系统的设计原则、结构、建设内容等 3 个方面,提出开展智慧水环境管理调度系统的总体框架结构和实现方法。通过采集河道水文水质、雨污水管网、污水处理厂和泵闸站运行等数据,整合各类数据形成一个完整的智慧水环境管理调度系统,实现玛纳斯河全线涉水设施控制自动化、 管理协同化、决策科学化、服务主动化的目标,发挥玛纳斯河水环境调度管理系统效益,保持玛纳斯河整治的长期成效,打造长治久清的幸福河。     

山东省水利防汛调度会商系统构建及应用

针对山东省水利防汛调度存在的信息获取滞后、业务协同不足、智慧化水平不高等问题,结合水利行业对应急处置和科学决策等工作的实际需求,通过运用“互联网+”、大数据、人工智能、5G 等技术,深度整合信息数据,高度集成调度功能,优化打造可视化展示,建设完成集数据采集、监视、分析、研判、决策等功能于一体的山东省水利防汛调度会商系统,满足水旱灾害处置、河湖管理、水资源监管、水利工程建设等不同业务指挥调度决策需求。实践证明：山东省水利防汛调度会商系统显著提升行业指挥调度能力,为防汛决策提供有效技术支撑,并可作为水利行业强监管的重要抓手。     

江都水利枢纽集中控制系统的研究与探讨

大型泵站和水闸等水利工程的自动化监测、控制已普遍实施,集中监测中心也有使用,而大型水利枢纽多个工程的远程集中控制、调度和监视尚有待探索。在江都水利枢纽原有自动控制系统的基础上,探索集中控制系统的建设方案、功能要求和管理措施,建立安全可靠和智能化程度较高的集中控制系统,实现多个工程的集中控制、优化调度,确保工程安全、高效运行,为大型水利枢纽工程自动控制系统改造提供参考和借鉴。     

水利视频级联集控平台设计与实践

基于智慧水利顶层设计指引,针对视频资源分散、视频智能化水平丞待提高等现状,基于跨层级、部门视频资源汇聚与算法共享需求,通过突破视频级联共享、算法管理与调度、算法模型复用与优化等技术难点,给出视频和智能两大能力方面的资源目录管理、视频级联、视频巡检、移动视频监控、算法管理、算力调度、算法共享等关键模块功能及流程详细设计,完成水利视频级联集控平台整体框架构建。已初步完成部级水利视频级联集控平台建设,并通过与水利一张图、水利视频会议等业务平台对接,实现对水情监测、河湖管理、水情会商、应急处置等应用的数据支撑,同时也对各地各部门水利视频级联集控平台建设提供一定借鉴参考。     

数字孪生水网(杭嘉湖平原)综合应用研究

嘉兴市位于太湖流域下游杭嘉湖平原,针对区域内水情多变、洪涝多发、水资源供需矛盾突出等问题,为加强洪涝灾害风险防控,强化水资源监管,优化水资源利用,开展数字孪生平原水网综合应用研究,通过模型分析、功能调用、服务调用、数据融合共享等方式,对雨水情监测、水利工程管理、防汛形势研判、联合调度等模块进行集成, 实现对全域水灾害、水环境的预报预警和预演预案功能。系统运行结果有效提高区域内水灾害监控和态势分析能力,加强洪水风险的统筹管控,增强市、区、县水利工程的协同调度能力。实现由经验防御到智慧防御的转变,最大化地发挥水利工程的排涝调度效益,提升区域整体的防洪排涝和水环境改善能力。研究具有平原区河网数字化改革建设的典型性、代表性,可为全国水利数字化改革提供可复制、参考的经验。     

水利工程施工管理的创新对策分析

水利工程是关系到国民经济发展和工农业发展的基础设施之一,随着我国国民经济的发展,国家对水利基础设施建设工程更加的重视。通过水利工程的建设,有利于水资源的合理调度和调配,以满足人们对水资源的基本需求。譬如:南水北调工程就是为了实现水资源的均衡管理以满足人们的需求。因此,在水利工程施工过程中,进行合理的管理对于工程的进度和质量的保证有很大的作用。本文就针对水利施工管理的创新对策进行了详细的分析。     

水文基建财务监管平台设计与实现

近年来,水文水资源建设项目逐渐增多,也对水文基本建设财务管理提出更高的要求,加强水文基本建设财务监管,是切实管好用好水文建设资金的重要保证。在分析水文基建项目财务监管要求的基础上,剖析当前水文主管部门财务监管平台的不足,对新形势下水文基建项目财务管理新模式进行探讨,提出财务监管平台的业务需求及流程,设计财务监管平台的功能,完成财务监管平台的架构设计。水文基建财务监管平台按照"中央、流域、省集中部署,市、县共用"的原则进行建设,为水文水资源建设项目财务监管工作的开展提供信息化服务,主要包括项目财务、统计上报、财务预警监督管理等子系统。此平台将对其他智能化财务监督管理平台建设提供指导。     

大型水利枢纽泵站智能化技术研究

目前我国泵站大多已建设自动化控制系统,实现数据采集和设备控制,但智能化的水平普遍不高,大多数仅仅实现将泵站开停机操作从开关柜前手动操作移至计算机屏幕前鼠标操作,忽视泵站的最大流量、定流量、经济、安全等运行的核心需求。新形势下现代科技和信息化技术的迅猛发展,借助智能化技术提升泵站的管理水平已成为必然趋势 。以江都水利枢纽为例构建泵站智能化技术应用体系,从数据研判和智能控制 2 个角度开展泵站智能化技术的研究,强化数据分析处理、优化调度、智能一键启停和设备管理等技术应用,实现泵站多角度数据分析、预测预警和安全运行的目标,进一步提升水利工程管理的智能化水平,推动大型水利枢纽泵站从传统的经验管理模式向现代化管理模式转变,具有广泛的推广价值。     

新时代智慧水利建设的思考

结合新时代智慧社会建设的需要和实际工作的开展,提出智慧水利内涵是水利信息化的进一步深化、升华和拓展,其理念是集约建设、实用安全、云端部署、大数据应用、智能开发、泛在服务,是全方位解决水资源、水管理、水安全、水生态、水环境等涉水事务的智能化超大型系统,是"水利工程补短板、水利行业强监管"的技术保障。阐明智慧水利的目标和六大体系内容等,对开展智慧水利建设具有一定的指导和借鉴作用。     

大型水利工程建设期智慧应用探索

针对大型水利工程建设过程中协调困难、现场安全与质量难以监管到位、进度因素复杂难以控制等难题,围绕“安全、质量、成本、进度”等工程控制管理体系的建立与落地,结合工程全生命周期管理要求,对工程建设期智慧应用进行总体规划,建立统一的数据、技术及应用标准规范,利用云计算、流程引擎、物联网、大数据、BIM和GIS等关键信息技术,通过搭建所有参建单位使用的统一协同平台,部署覆盖工地现场管控的自动感知与智能预警,汇聚数据资源池,可视化数据综合分析等,实现工程建设管理流程与信息技术的深度融合,为工程的建设管理提供管理手段与辅助决策支撑工具。目前已在珠江三角洲水资源配置工程建设管理中实际应用,可有效落实对工程建设管理各环节的精细化管理,保障工程建设管理的标准化、规范化,为行业大型水利工程提供智慧水利建设的典型解决方案和实践案例。     

工程勘察数字采集系统关键技术及工程应用

工程勘察数字采集系统综合利用 3S、多源数据融合、数据库等技术,以工程勘察专业技术需求为基础,以数据库建设为核心,以作业流程为主线,基于工程勘察作业与数据库建设同步进行的思想,研发一套适用于工程勘察信息数字化采集、管理及应用的信息系统,旨在推进工程勘察专业数字化、信息化建设进程。工程勘察数字采集系统的应用实现工程勘察内外业一体化、高效化、标准化和规范化,革新传统工程勘察信息的采集、管理及应用方法,目前已广泛应用在水利水电枢纽、引调水、河道治理等多种类型工程项目的地质勘察中,在生产实践中产生巨大的经济和安全效益。     

湖南省现代水利信息技术平台实践研究

为促进湖南省水利管理智慧化，推进水利现代化，以湖南省省水利工程大数据融合为基础，各类水利数字工程和专业分析数学等模型为支撑，智能决策和智慧应用服务为出发点，对现代水利信息技术平台进行探索，主要研究水利信息技术平台中的工程可视化系统。该系统采用物联网、建筑信息模型、三维地理信息系统、BIM轻量化引擎等技术方法，定制化开发各项功能，通过分析典型堤垸、规划管理及工程建设管理等3个典型应用场景的建设，表明了平台在不同场景下的都可适用。本研究可推动水利数字工程的实施和应用，提升水利信息化应用水平，促进水利工程管理现代化。     

云南省建设智慧水文的思考

水利部《智慧水利总体方案》是全国水利信息化建设的指导性文件,将带动地方智慧水利、水文建设。通过分析总体方案的架构和构建感知网及水文现代化建设技术装备的要求,解析智慧水利对云南智慧水文的定位,分析云南省水文信息化建设现状及存在问题,提出建设智慧水文的工作思路,为“十四五”水文信息化规划编制和今后的项目实施提供对策,以推动云南水文加速补齐信息化短板,有效支撑水利强监管。