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水利數(shù)字孿生：守護江河安瀾的“數(shù)字智慧大腦”

2025年09月26日 18:47:11來源：智慧城市網(wǎng)整理點擊量：33614

導(dǎo)讀水利數(shù)字孿生已在多個領(lǐng)域落地生根，展現(xiàn)出強大的實踐價值，成為破解傳統(tǒng)水利痛點的關(guān)鍵技術(shù)手段。

　　【智慧城市網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】在長江防汛指揮中心的大屏上，一場虛擬的“流域洪水推演”正實時展開——從上游降雨量變化，到中游水庫調(diào)蓄過程，再到下游河道水位漲落，每一個數(shù)據(jù)節(jié)點都與現(xiàn)實流域精準同步；在黃河三角洲灌區(qū)，工作人員通過數(shù)字平臺遠程調(diào)控閘門開度，實時優(yōu)化灌溉水量，讓每一寸耕地都能“喝上按需分配的水”。這些場景背后，是水利數(shù)字孿生技術(shù)的強力支撐。

　　場景落地：水利數(shù)字孿生的“多元賦能”實踐

　　從防汛抗旱到水資源調(diào)配，從工程建設(shè)到生態(tài)保護，水利數(shù)字孿生已在多個領(lǐng)域落地生根，展現(xiàn)出強大的實踐價值，成為破解傳統(tǒng)水利痛點的關(guān)鍵技術(shù)手段。

　　在水災(zāi)害防治領(lǐng)域，數(shù)字孿生構(gòu)建起“提前預(yù)警、精準調(diào)度”的防汛體系。2024年汛期，淮河流域遭遇持續(xù)性強降雨，依托流域數(shù)字孿生系統(tǒng)，工作人員提前72小時模擬出洪水演進路徑與淹沒范圍，據(jù)此制定水庫聯(lián)合調(diào)度方案：上游梅山、響洪甸等水庫提前預(yù)泄騰出庫容，中游正陽關(guān)樞紐精準調(diào)控閘門開度，下游分洪區(qū)有序啟用，最終將洪水峰值削減23%，避免了下游城市受淹，保障了120萬群眾的生命財產(chǎn)安全。

　　在水資源優(yōu)化配置領(lǐng)域，數(shù)字孿生實現(xiàn)“精打細算”的高效用水管理。我國西北干旱地區(qū)水資源短缺，寧夏引黃灌區(qū)通過數(shù)字孿生系統(tǒng)，整合灌區(qū)土壤墑情、作物需水量、黃河來水等數(shù)據(jù)，構(gòu)建“水資源-作物-土壤”耦合模型，實時計算不同區(qū)域的最優(yōu)灌溉量。

　　在城市水資源管理中，北京、上海等城市的供水管網(wǎng)數(shù)字孿生系統(tǒng)，可實時監(jiān)測管網(wǎng)漏損情況，通過壓力仿真模擬定位漏點，將管網(wǎng)漏損率從15%降至8%以下，每年節(jié)約水資源超千萬立方米。

　　在水利工程建設(shè)與運維領(lǐng)域，數(shù)字孿生推動“全生命周期智慧管理”。在白鶴灘水電站建設(shè)期間，建設(shè)團隊通過數(shù)字孿生模型，對大壩混凝土澆筑過程進行實時仿真，模擬不同澆筑溫度、速度對壩體應(yīng)力的影響，優(yōu)化施工方案，使大壩澆筑質(zhì)量合格率達100%，工期縮短6個月。工程運維階段，數(shù)字孿生系統(tǒng)實時監(jiān)測大壩位移、滲流量等數(shù)據(jù)，結(jié)合仿真模擬預(yù)測壩體結(jié)構(gòu)變化趨勢，一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，立即觸發(fā)預(yù)警，實現(xiàn)“預(yù)防性運維”。

　　挑戰(zhàn)與突破：水利數(shù)字孿生的“成長之路”

　　盡管水利數(shù)字孿生發(fā)展迅速，但在技術(shù)融合、數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用深化等方面仍面臨挑戰(zhàn)，需要多方協(xié)同突破瓶頸。

　　水利系統(tǒng)涉及氣象、水文、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、城市等多個部門，不同部門的數(shù)據(jù)標(biāo)準不統(tǒng)一、存儲方式各異，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象嚴重。例如，氣象部門的降雨量數(shù)據(jù)與水文部門的河道流量數(shù)據(jù)，因統(tǒng)計口徑不同，難以直接融合使用；部分基層水利站點的傳感器老舊，數(shù)據(jù)采集精度低、更新頻率慢，影響數(shù)字孿生模型的準確性。此外，數(shù)據(jù)安全風(fēng)險也不容忽視，水利數(shù)據(jù)涉及國家地理信息與基礎(chǔ)設(shè)施安全，一旦泄露或被攻擊，將造成嚴重后果。

　　水利數(shù)字孿生需要水文模型、信息技術(shù)、工程技術(shù)等多學(xué)科的深度融合，但當(dāng)前部分數(shù)字孿生系統(tǒng)仍存在“重建模、輕仿真”“重數(shù)據(jù)、輕分析”的問題：數(shù)字模型雖能還原物理場景，但缺乏對復(fù)雜水文過程的精準模擬能力，例如在極端天氣下，模型對洪水漫溢、堤壩潰決的預(yù)測精度不足；部分系統(tǒng)的仿真結(jié)果與實際應(yīng)用需求脫節(jié)，難以直接為決策提供有效支撐，導(dǎo)致“仿真歸仿真、實踐歸實踐”的脫節(jié)現(xiàn)象。

　　目前，水利數(shù)字孿生應(yīng)用多集中在大型流域與重點工程，中小流域、基層灌區(qū)的應(yīng)用覆蓋不足；部分應(yīng)用場景局限于單一環(huán)節(jié)，例如僅用于防汛監(jiān)測或工程建模，未能實現(xiàn)“從監(jiān)測到調(diào)度、從建設(shè)到運維”的全流程貫通。此外，基層水利部門技術(shù)人員短缺，難以熟練操作復(fù)雜的數(shù)字孿生系統(tǒng)，導(dǎo)致部分已建成的系統(tǒng)“束之高閣”，未能充分發(fā)揮作用。

　　隨著技術(shù)的不斷迭代與應(yīng)用的持續(xù)深化，水利數(shù)字孿生將朝著“更精準、更智能、更協(xié)同”的方向發(fā)展，構(gòu)建起“天地一體、虛實聯(lián)動”的智慧水利新圖景。

關(guān)鍵詞水利數(shù)字孿生

華為蔡凌宇：全場景構(gòu)網(wǎng)，交能融合，激發(fā)AI潛能，助力新能源成為主力電源

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