Page 23 - 水利水电工程施工管理概论

第一章 水利水电工程智慧管理——以数字孪生流域建设为例

（一）要素能透彻感知
要素能透彻感知是数字孪生流域建设的基础特性，是物理流域与虚拟流域融
合的前提。通过对流域不同层级对象布设监测计量设施，获取相应的基础信息和
实时动态信息。这些监测计量设施的布设位置应具有代表性，不仅能够对流域自

然地理、干支流、水利工程及水利治理对象的基础特性进行全面描述，进而为构
建流域不同层次对象的几何模型提供真实、可靠的数据，精准反映几何模型的骨
架，而且还能够准确反映流域不同层级对象的状态变化和属性变化，从而实现对
自然地理、干支流、水利工程、水利治理管理对象精准画像，能够动态跟踪不同

层级对象全生命周期的变化。此外，需要考虑数据更新机制，包括重要站点的雨
情、水情、泥沙、水质、工情、险情、灾情等信息及关键河段和工程部位的视频
监控信息的更新频次，不同季节的流域地表覆被、土壤含水量等下垫面信息的更
新频次，较大场次洪水事前、事中和事后的水下地形信息以及洪水影响区和供水

覆盖区的城镇化、灌区等经济社会信息的更新频次。要素能透彻感知准则从感知
覆盖度、感知自动化程度、感知要素的完整程度、感知数据的更新频次等多个方
面评价。
（二）映射能高度逼真

映射能高度逼真即在三维虚拟环境中以可视化的角度对物理流域对象全生命
周期过程进行不同方位、不同尺度的观察和分析。由于虚拟流域集合了物理流域
对象的几何、外观等信息，以及降水、水位、流量、土壤含水量、地下水位、水
质、取水量、用水量、水利工程安全等监测计量结果和流域来水、需水仿真计算

结果，因此能够直观、实时地融合物理流域对象的观测数据，从而解决自然水系、
水利工程及水利治理管理对象的可观测性问题。比如，在建立水利枢纽的大坝、
坝区、库区、设备设施、泄洪影响区的三维数字模型时，将雨情、水情、工情、
灾情、险情等传感器监测或者水利模型计算得到的水利枢纽相关的运行数据与三

维全景模型相结合，在计算机生成的虚拟流域立体空间中，可以形象、生动、动
态地展示水利枢纽各相关地理空间对象的运行状态。映射能高度逼真准则可以从
以下方面评价：具有满足防洪排涝、水资源监管、水资源配置与调度、水环境保
护等业务需求的大屏端、电脑端、移动端的可视化界面；建有包含自然地形地貌、

干支流、水利工程等物理流域对象的动态的三维可视化模型；能够及时展示流域
水流演进、河道冲淤形态、地下水位变化、水质情况、大坝及设备设施等实时状

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