数字孪生技术在水利工程中的应用

数字孪生技术在水利工程中的应用

山建伟

弥勒市水电勘测设计队，652399，

摘要：随着时代的发展和进步，数字孪生技术已经成为水利工程中不可或缺的一环，它可以有效地监控、诊断、分析、预测和决策，从而确保工程的可靠性和安全性。本文以数字孪生技术为研究对象，结合实践经验，深入探讨其在水利工程运行管理中的应用，并分析其运行机制，以期更好地发挥其智能化优势，提升工程管理的可靠性和精准性。

关键词：数字孪生技术；水利工程；应用

引言

随着科技的不断发展，数字孪生技术和信息化手段已经渗透到水利工程的各个环节，从项目建设到运行养护、检测，它们不仅能够有效地优化水利工程管理，还能够节约资源，提升工程可靠性，推动水利工程的全面发展。在当今社会，智慧水利工程已经成为一种新兴的发展趋势，受到了广泛的认可，它能够有效地将人工智能技术与水利工程紧密结合，实现更加高效的管理。通过引入数字孪生技术，可以更好地发挥智能技术在水利工程建设中的作用，大幅提升水利工程的基础设施建设，延长其使用寿命，确保整体建设质量，有助于实现水利工程管理资源的科学优化配置。

1数字孪生技术在水利工程中的应用特征

1.1赋能全息可视

通过数字孪生水利工程的建设，人们可以体验到一种全新的人机交互模式，虚拟现实与物理场景或孪生场景的结合，使得可视化效果更加逼真，让使用者和管理者能够更加沉浸式地进行交互，从而获得更加精准的体验。通过采用全息孪生技术，可以实现直观、美观、便捷、真实的工作环境，特别是在高强度、危险和恶劣的工作条件下，取代人工现场踏勘，实施调度等管理内容，并能够实时监控工程运行状态，确保工程安全稳定地运行。

1.2赋能数据集成

通过数字孪生水利工程的建设，可以跨越时空的限制，将来自不同来源、格式和特点性质的数据有机融合，实现真实的过去与当下的融合，并利用大数据分析和人工智能技术，预测未来的发展趋势。

1.3赋能业务融合

数字孪生水利工程的建设，不仅打破了传统的专业壁垒，还为各级政府、企业和行业提供了一个全新的协同、存储和计算资源的平台，使得水利工程能够在网络空间中实时再现，为安全智能分析预警、防洪兴利智能调度等业务应用提供有力的支撑[1]。

2数字孪生技术在水利工程中的具体应用

2.1规划水利工程建设与运行的智能模拟

水利工程建设旨在通过调整天然径流和水文特征，以有效地解决洪涝灾害、优化水资源配置、提高农田灌溉和供电效率，实现其可持续发展。目前，数字孪生水利工程建设的重点是在建和已建工程的管理，如何在规划设计阶段将数字孪生技术应用到实践中，仍然是一个值得深入研究的问题。因此，本文提出了一种新的解决方案：在重大水利工程规划设计的前期，利用物联感知设备、数据采集与分析模型、多源异构关键指标数据、机器学习与高性能算力等多种技术，结合数字孪生的分层分支嵌套技术，来取代传统的水利工程设计，从而更好地满足水利工程规划设计的需求。通过将规划水利工程的各个要素进行数字映射，以及智能模拟建成后的运行状态，可以更好地了解它对当地水文环境、土地和生态的影响，从而预测它的承洪、储水、供水或发电功能。

2.2在建水利工程的全生命周期管理

为了有效提升水利工程的质量与安全，采取一种全面的管理模式，即将现实世界的人、物、环境转变为虚拟空间，运用AR、VR、MR等先进的科技手段，对施工过程中的人员、机械、物资及材料进行实时监控，以确保工程的高效完成与安全可靠。利用最新的人工智能、传感器、虚拟现实等尖端技术，“物联网”与“互联网”的整合，可以大大改善建筑、机械、人员佩戴设备、场地入口处的安全性，让工程管理者与现场施工者之间实现高效的协作，大大提高工程的效率与质量。“更智慧”方法是一种有效的沟通手段，它不仅可以有效地促进工程各部门的沟通，还可以极大地提升沟通的准确性、效率、灵活性和及时反馈。此外，它还利用虚拟现实环境与物联网技术，实现对工程信息的数据挖掘与分析，为用户提供趋势预测与专家预案，实现工程施工的可视化智能管理，最终实现绿色建设与生态建设的双重目标[2]。

2.3系统应用的评价

通过采用具备仿真和虚拟特性的数字孪生系统模型，工程管理者可以根据专业的指标体系对其运行效率进行准确的评估。同时，为了更好地控制和改善水利工程的管理，管理者还可以采取动态评估的方式，以便及时发现和纠正存在的问题。为了确保水利工程的顺利、安全地运作，系统应用评价的所有数据指标必须具备完备的信息和可靠的结果，并采用先进的评价技术，以最大限度地减少和控制管理和维护的费用。比如，企业管理人员应当积极采用信息化的水利施工管理技术方法，以确保施工成本的有效监测和管理。企业负责人员还应当运用动态化的实践思路，及时跟踪各种类型水利施工材料的市场价格变化，以降低项目施工成本，提高施工效率。水利工程管理人员应当采取有效措施，对水利项目图纸中存在的缺陷因素进行及时有效的整改，以确保图纸设计规划人员能够有效地实施优化完善。此外，水利施工人员和工程设计技术人员应当建立有效的沟通机制，加强对水利项目基础设施的图纸设计监管，并利用数字化技术提升协作效率。

结论

综上所述，随着时代的发展，数字孪生技术已成为水利工程管理的必备工具。它可以通过建立模型来确保系统的稳定运行，为管理者提供更多的参考信息。通过这项技术，管理者可以了解水利工程的运行情况，通过动态监测来实现资源的有效配置，最大限度地提高综合效益。水利工程管理技术人员应当积极投入数字技术的研究和应用，充分发挥数字孪生技术的优势，加强水利工程基础设施的管理，实现水利工程的可持续发展，以达到最佳的综合效益。

参考文献

[1] 干慧瑛.基于数字孪生技术的水利工程运行管理体系构建措施[J].大众标准化, 2022(15):27-29.

[2] 黄立锴.浅谈数字孪生技术在智慧水利工程中的应用[J].珠江水运, 2022(16):46-48.