中国电建中标国内最大数字孪生水利项目

 

什么是工程的数字孪生？

简而言之就是工程的数字“克隆体”

也是智慧水利建设的核心

近日， 黄河勘测规划设计研究院有限公司，

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

黄河水利委员会黄河水利科学研究院联合体

以8320万元 中标数字孪生小浪底水利枢纽项目

这是水利部数字孪生头号试点工程

也是国内投资额最大的水利工程数字孪生

数字孪生也被称为数字映射、数字镜像，是智慧科学领域最热门、最前沿的概念， 其显著特征是对实体对象的动态仿真 。

水利工程数字孪生，是以实体水利工程为单元、时空数据为基础、数学模型为核心、水利知识为驱动， 在数字空间对水利工程全要素、全过程的数字化映射、智能化模拟，虚拟再现真实水利工程 ，支持与物理水利工程同步仿真运行、虚实交互、迭代优化的信息系统，包括信息基础设施和数字孪生平台。

▲ 数字孪生案例

小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理黄河的关键性工程。 通过数字孪生技术，可实现对工程管理精细化、趋势预测精准化、决策科学化 ，将有力保障小浪底水利枢纽安全稳定运行，保障其综合效益的发挥，提升小浪底管理中心综合管理能力，完善黄河抵御自然灾害的强大防线， 对服务黄河流域生态保护和高质量发展国家战略具有重大意义 。

水利部《"十四五"期间推进智慧水利建设实施方案》提出要以构建数字孪生流域为核心，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑和强力驱动。通过构建数字孪生水利工程， 可以实现防洪兴利智能预报调度、工程安全智能分析预警、生产运营智慧综合管理、库区智慧巡查监管、三维展示与会商决策等业务数字化转型和智能化升级 。

根据招标文件，本项目 具体建设内容：

(1) 完成小浪底、西霞院工程(含西沟水库等附属工程，下同)及库区流域范围的空间数 据集构建，形成多维多尺度数据底板，通过与现有信息系统融合工程全要素感知数据、业务 管理数据和其他相关数据，搭建小浪底水利枢纽数字孪生场景。其中库区流域达到L1级， 库区管理范围、滑坡体、取水建筑物等达到L2级，工程建筑物及地质构造达到L3级，大坝、 泄洪孔洞、闸门、机组等重要设施设备达到L3+级。

(2) 完成数字孪生模拟仿真引擎建设，实现数字孪生小浪底空间数据管理、空间分析、三维模拟仿真展示等。

(3) 完成小浪底、西霞院水库的来水预报模型、水库泥沙水动力学模型、蓄水淹没模型、 库区洪水演进模型、溃坝分析模型、工程安全分析预警模型及其他与预报、预警、预演、预 案(以下简称四预)相关的计算模型研发。完成基于视频AI识别、大数据分析等人工智能 算法模型构建，对大型漂浮物、闸门运行状态、流道破损、核心区域人员进出、库区违章行 为等进行智能识别预警。

(4) 完成水利知识平台建设，构建水利知识引撃，实现预案库、经验库、文档库，实现各 类预案、文档及历史经验数据的有效管理及应用。实现基于空间地理信息，系统管理、调用 工程各类重要图纸、文档、影音数据。

(5) 完成小浪底、西霞院工程及库区投入运行以来(小浪底工程为1999年以来、西霞院工 程为2007年以来)各类感知数据、业务管理数据和其他相关数据治理、数据汇集工作。全 面梳理各类数据，构建数据标准，结合应用需求，形成标准统一、结构合理、分类科学的髙 质量专题数据库。

(6) 基于数字孪生小浪底平台，完成防汛调度、泥沙治理、大坝安全、闸孔安全、库区安 全、生产安全、发电运行、设备资产管理、安保反恐、发电检修仿真培训、旅游管理、决策 驾驶舱、应急指挥、宣传展示、会商预演决策等相关业务应用及移动应用开发。

(7) 完成数字孪生小浪底平台建设，融合数字孪生场景、监测感知数据、模型库和知识平 台，通过模拟仿真引擎实现虚拟工程与实体工程同步仿真运行。完成与上级单位系统、委托 人现有各专业业务系统的集成，实现与水利部、流域机构数据共享和交互，实现与委托人现 有系统数据共享和交互。

(8) 完成软件平台和硬件设备的釆购、安装和调试。

(9) 基于建设成果和上级要求，完成5项水利行业技术标准编写，其中3项为数字孪生水利工程编码导则、数字孪生水利工程数据底板建设指南、数字孪生水利工程数据集成 标准，剩余2项由委托人根据项目实施需要另行明确。

数字孪生水利发展重要事件

一、2021-11-29日【关于大力推进智慧水利建设的指导意见】

意见提出：以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以构建数字孪生流域为核心，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案（以下简称“四预”）功能的智慧水利体系，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑和强力驱动。

到2025年，通过建设数字孪生流域、“2+N”水利智能业务应用体系、水利网络安全体系、智慧水利保障体系，推进水利工程智能化改造，建成七大江河数字孪生流域，在重点防洪地区实现“四预”，在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调配“四预”，N项业务应用水平明显提升，建成智慧水利体系1.0版。

构建数字孪生平台。升级扩展全国水利一张图，建设基础数据统一、监测数据汇集、二三维一体化、三级贯通的数据底板，建设包含水文、水力学、泥沙动力学、水资源、水环境、水土保持、水利工程安全7大类专业模型的标准统一、接口规范、分布部署、快速组装、敏捷复用的模型平台以及结构化、自优化、自学习的知识平台。按照统一的要求和标准建设重大水利工程的数字孪生工程。

二、2021-12-23日，水利部召开推进数字孪生流域建设工作会议

部长李国英出席会议并讲话，强调大力推进数字孪生流域建设，积极推动新阶段水利高质量发展。李国英指出，数字孪生流域是以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程的数字化映射、智能化模拟，实现与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。

加快推进数字孪生流域建设，实现预报、预警、预演、预案功能。一是获取数据。要锚定构建数字化场景的目标，建立天空地一体化水利感知网，构建全国统一、及时更新的数据底板，保持与物理流域交互的精准性、同步性、及时性。二是优化算法。要锚定智慧化模拟的目标，推进水利专业模型技术攻关，构建水利业务知识库，建设水利业务智能模型，确保数字孪生流域模拟过程和流域物理过程实现高保真。三是提升算力。要根据数据处理、模型计算的需要，扩展计算资源，升级通信网络，完善会商环境，提升高效快速、安全可靠的算力水平。四是建设数字孪生水利工程。要锚定安全运行、精准调度等目标，开展工程精细建模、业务智能升级，保持数字孪生水利工程与实体水利工程的融合性、交互性、同频性。五是支撑业务应用。要锚定精准化决策的目标，树立大系统设计、分系统建设、模块化链接的系统观念，强化应用思维，优化业务流程、创新业务模式，构建流域防洪、水资源管理调配等覆盖水利主要业务领域的智能化应用和管理体系。六是守住安全底线。完善水利网络安全体系，增强关键信息基础设施和重要数据防护能力，确保数字孪生流域运行安全。

三、2022年2月水利部副部长刘伟平调研小浪底管理中心安全生产、数字孪生工程建设等工作

    刘部长提出：加快数字孪生小浪底建设，推进高质量发展。把数字孪生小浪底建设作为重点任务，统筹谋划、分步实施，同步抓好网络安全，形成标准体系，争取做到行业内示范引领。

来源：电建微言、GIS小呲花