数字孪生周公宅-皎口梯级水库防洪“四预”应用

响应宁波市智慧水利建设,落实数字孪生工程建设先行先试工作,提高水库防汛调度能力、工程运行管理水平和综合决策水平,开展了数字孪生周公宅-皎口梯级水库建设,通过构建数字孪生平台和防洪“四预”业务应用,对梯级水库及下游影响区进行预报、预警、预演、预案全过程闭环模拟,在防汛防台、洪水风险应对等多种场景下为水库防洪形势分析、洪水作业预报、调度方案制定、下游人员避险转移等提供技术支撑,为大型水库工程数字孪生建设提供思路。     

数字孪生南四湖二级坝工程 立足流域 提升水利工程智慧化管理水平

<正>2021年11月29日水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，明确南四湖二级坝工程作为11个数字孪生工程先行先试试点之一，开展数字孪生工程建设。截至目前，数字孪生南四湖二级坝工程可对工程防洪调度、水文预测预报、运行管理等活动进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，以及对现实工程实时监控、发现问题、优化调度的目标，有力支撑了2023年沂沭泗流域汛期洪水预报、工程运行管理等工作。     

数字孪生水库的设计思路和效益分析

针对水库在运行管理过程中存在设施落后、技术人员稀缺、信息化水平低等问题,本文基于数字孪生技术,提出了数字孪生水库的建设构想。在现有信息采集、通信网络、计算存储等基础上,运用三维建模技术建设水库L3级数字底板,利用可视化技术,辅助调度与决策支持模型,实现枢纽工程运行状态的可视化展示以及科学管理。通过数字孪生水库系统的构建,不仅能够提供全面完整的水库实时动态监测数据,还能为水库后期日常安全管理与安全运行提供支撑服务。     

水库运行管理智慧化系统设计

智慧水利作为新时代水利高质量发展的显著标志,是加快推进水利治理体系和治理能力现代化的重要举措。文章结合青海省水库运行管理工作实际,分析了省级水库运行管理及信息化现状,按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求,采用省级统建、多级应用模式,从算力、算据、算法等方面大力推进水库信息化建设,构建具有预报预警预演预案功能的水库运行管理信息化体系。在此基础上,结合强化流域治理管理要求,提出了覆盖省级多水库运行管理信息化建设的总体目标和框架,设计了水库监测感知、水库大数据平台、水库运行管理和多目标联合优化调度系统等主要内容,将在强化水库运行监管、落实安全管理责任、规范水库科学调度运行、不断提升应急处置能力等方面提供重要支撑。     

烟台市门楼水库信息化系统建设研究

门楼水库现有管理系统存在较多问题且不全面,不能满足运行管理需求。文章根据相关规范以及水库工程实际情况,提出了门楼水库管理信息化系统平台设计框架,包括水情测报、洪水预报与调度、智能巡检、安全监测、视频监视、闸门监控、安全分析与预警、信息发布8个业务子系统,以及各子系统应具有的主要功能。该系统对确保工程安全运行、充分发挥水库效益具有重要意义。     

数字孪生技术在城区智慧水网建设中的应用

对扬州市城区智慧水网建设基础以及数字孪生在试点中的设计框架、主要应用情况进行了解读,阐述了数字孪生技术的发展及其在智慧水利建设中的重要性,以城区智慧水网建设试点项目为先行,引入数字孪生技术,充分利用云计算、物联网、互联网+、人工智能等新兴技术,以防洪排涝、水资源与水环境保护、工程管理与运行调度等为应用场景,构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水网综合管理系统,旨在为扬州水利高质量发展提供可靠样本。     

临沂岸堤水库信息化建设设计及实践

岸堤水库信息化建设项目以充分发挥水利设施工程效益、非工程措施创新技术应用、提高水库智慧化、信息化管理水平为总体目标,通过全面感知、识别、模拟和预测预报技术,实现水库工程管理从徒步、眼观、手抄、喊话到工程管控智慧“大脑”的建成,形成了全息感知、应急指挥、联合调度一体化平台,为水库安全运行保驾护航。本文分析了岸堤水库信息化系统的功能与应用实践,为类似项目提供参考借鉴。     

视频AR、AIoT、数字孪生协同技术在智慧水利中的应用

基于智慧水利建设的视频综合监测网,提升视频数据为数字孪生场景提供实时实景的时空基准数字底座的能力,研究智能视觉视频AR技术在数字孪生水库安全监测、河湖长制、河湖管理及防洪指挥调度等场景中的应用,将进一步助力构建预报-预警-预演-预案“四预”业务体系,持续推动水利向安全、高效、智能、绿色转型。     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

数字孪生水利工程安全智能分析预警技术研究及应用

数字孪生水利工程是智慧水利建设的核心与关键。聚焦水利工程安全运行需求,有必要结合数字孪生建设,开展工程安全智能分析预警技术研究和系统开发工作,从而有效提升工程运行安全保障水平与突发事件应急处置能力。介绍了基于数字孪生平台的工程安全智能分析预警技术的总体框架,针对工程安全监测感知体系和工程安全模型库进行了详细论述,并构建了具有“四预”功能的工程安全智能业务应用。目前,研究成果已在数字孪生江垭皂市工程中获得初步应用,可为同类数字孪生工程建设提供借鉴与参考。     

广西水库动态监测管理系统建设与发展探讨

水库动态监测管理系统是应用各种监测预警设备对正在运行的水库实时水位、雨量及图像信息进行采集、传输、展示、查询统计,并根据气象预报数据对水情进行预测、预报,为水库安全分析、数据管理和调度决策提供技术支撑。介绍了广西水库动态监测管理系统的建设运行和系统功能模块使用情况,同时为了适应水利信息化发展,提高监测能力,探讨了系统建设的发展方向。     

徐州市铜山区数字孪生城区防洪指挥平台建设

徐州市铜山区水务局基于“数字孪生”理念与现有的信息化资源,利用知识图谱、机器学习等技术,研发智能模型耦合联动机制,建设了数字孪生城区防洪指挥平台,打造出具有铜山特色的防洪排涝联合指挥调度示范应用体系。该平台建设分为数据底板、模型库、水利知识引擎与防洪排涝联合调度系统建设4个部分,总体以城区防洪为目标,构建区域性、针对性的数字孪生,为实施大范围、多目标、多情景的数字孪生建设奠定基础,有助于构筑具有预报、预警、预演、预案“四预”功能的智慧城区防洪体系。     

数字孪生南水北调中线工程建设思路

南水北调工程受限于当时规划设计和信息化总体建设水平,存在输水调度不能与沿线受水区实现供需最优配置,水质监测自动预警程度不高、水污染突发事件应急处置缺乏科学决策支持及工程安全风险不能主动精准预警等问题。为解决上述问题,基于南水北调中线工程的建设现状和数字孪生技术特点,从框架设计、技术路线规划2个方面提出数字孪生南水北调中线工程的总体建设思路,并且围绕工程安全、供水安全、水质安全的“四预”需求,详细阐述实施路径和重点建设内容,为数字孪生南水北调中线工程建设提供重要参考。     

黄河防汛会商预演系统设计及“四预”功能构建研究

水利部提出推进智慧水利建设，加快构建具有预报、预警、预演和预案“四预”功能的智慧水利体系。针对2021年黄河秋汛洪水情况，在“黄河一张图”的基础上，搭建“数字孪生”数据底板，实现对黄河流域降雨与洪水预报、工程调度、洪水演进、洪水淹没等水旱灾害防御工作的实时预警、预报分析、调度决策、精准化预案和数字化仿真。设计了黄河防汛会商预演系统总体框架，分析水雨情监视及预报、水工程调度和洪水演进三个重点业务工作流程，开展“数据底板、预警、预报、调度、预演和预案”功能构建研究，剖析了系统实施过程中面临的技术难点，提出相应的技术解决方案。系统建成后可提供具备“四预”功能的综合性会商决策体系，提升水旱灾害防御现代化会商和管理能力。     

典型洪水预报调度分析——以高关水库2007年洪水为例

高关水库充分利用已建成的水文遥测、大坝安全监测及洪水预报调度等信息化系统,采用较为先进、便捷的信息化手段,为水库预测、预报与决策提供科学依据,为水库安全度汛提供技术保障,保障了下游人民财产安全,发挥了水库防洪减灾效益。     

日调节水库实时调度及预警模式研究

针对日调节性能水库，探索了一种综合了水库水雨情、电站工况和电力系统负荷等信息的运行及调度模式，同时考虑了水电站短期优化运行调度，可实现水电站水库运行实时监视、未来趋势预测、异常状况报警预警和重新编制运行计划等功能，为减轻水电站运行调度人员的工作负担和发挥电站经济效益提供了一种实用的方法。     

飞来峡水利枢纽动库容调洪三维决策支持系统

飞来峡水库动库容调洪三维决策支持系统主要包括洪水预报预警、动库调洪计算、淹没分析、计算成果展示等,该文介绍了枢纽动库容调洪三维决策系统所具有的计算分析、演示等功能特点,系统在飞来峡水库防洪调度和南方同类水库防洪调度中得到应用,为枢纽调蓄洪水、安全运行提供了科学依据。     

漳河水库三维仿真管理信息系统设计与实现

为有效促进漳河水库水资源管理的现代化,基于Skyline平台构建了漳河水库三维场景,建立了交互式展示漳河水库库区地理形态及建筑物的三维可视化平台。以该平台为基础,对漳河工程管理局已有的水雨情监测系统、大坝安全监测系统、闸控监测系统、洪水预报系统、视频监控系统、防洪调度系统业务数据进行集成,实现了三维仿真环境下的工程信息、工程图档、监测数据与运行信息管理,以及防洪调度方案三维动态仿真、水库泄洪三维动态仿真等功能,提高了漳河水库工程运行管理与防洪调度的信息化水平。相关信息化技术可供设计其他水库管理信息系统时参考。     

流域水工程联合调度平台

正成果概况流域水工程联合调度平台由长江设计集团有限公司全力打造。该平台以支撑数字孪生长江建设、实现控制性水工程防灾智能联合调度为核心目标,建立了面向防灾调度全过程的决策计算分析应用功能体系,并创新研发了水利业务数字孪生建模平台、水工程联合调度辅助决策系统等产品,以"数字化场景、智慧化模拟、精准化决策"为导向,全面支撑流域防洪预报、预警、预演、预案要求。     

基于数字孪生技术的长江崩岸预警平台设计

受三峡水库运行影响，长江中下游河床冲刷加剧。为提高长江崩岸监测预警水平，建立了基于数字孪生技术的长江崩岸预警平台，并以长江中游荆江崩岸预警系统为例进行实例分析。提出了三级尺度的数字孪生崩岸数据模型与按时间顺序组织的数据切片模型方案，使崩岸各类数据通过构建统一的数据模型聚焦于崩岸物理实体，结合优化崩岸地形组织的算法与模型，驱动平台可视化、分析、预测等各功能高效实现，使静态的崩岸现象有变化过程的属性，提高了崩岸预测的信息化与智能化程度，有助于实现对长江崩岸险情的深度分析与预警抢险的高效决策。