Page 77 - 水利水电工程施工管理概论

第二章 水利水电工程数字孪生安全施工管理技术手段

级改造，增设监测仪器设施和自动化采集装置，提升自动化监测水平，实时获
取大坝安全监测信息；另外，加强 MEMS（微机电系统）智能传感器、北斗／
GNSS（全球导航卫星系统）、InSar（合成孔径雷达干涉测量）等新型监测手段
应用，提升大坝安全动态感知能力。

通过水利工程安全监测感知体系获取的工程安全监测数据统一汇聚至数字孪
生平台中的数据底板中，为模型计算、可视化展示提供数据基础。

三、工程安全模型库

模型与算法是构建数字孪生水利工程的关键，是模拟工程演变规律的数学表

达。在工程安全模型库方面，通过构建数理统计模型、机理分析模型和混合模型，
为工程安全性态分析、预测、评价与监控预警提供全链条支撑服务。数字孪生水
利工程中主要构建的工程安全模型含以下 6 个模型。

工程安全数理统计分析模型：以环境量为自变量，以变形、渗流、应力应变
等监测物理量为因变量，基于数理统计分析方法，定量分析工程关键物理量的变
化规律，并对各个分量进行物理解释，从而分析大坝工作性态；另外，可采用结
构计算成果确定水压分量、温度分量的物理力学关系式，从而建立确定性模型或

混合模型。
工程安全结构计算模型：构建工程三维数值模型，结合长序列监测资料开展
反演分析，得到与当前结构性态相适应的等效物理力学参数，在此基础上实现不
同工况组合下的结构工作状态仿真模拟。

工程安全性态预测模型：基于工程安全数理统计分析模型拟合结果或工程安
全结构计算模型，结合工程调度运用过程或荷载工况组合，实现关键监测物理量
的预测预报。
工程安全监控指标拟定及预警模型：采用典型小概率分析法、置信区间法、

结构分析法等方法，结合极值、变幅、量程等规则，从测值大小、测值趋势、变
化速率等方面拟定分级监控指标，并充分考虑测点之间的相关性，形成多测点安
全监控的空间警戒域。
工程安全性态综合诊断模型：基于监测数据、巡检信息、结构计算结果以及

监控指标体系的多源多维度信息融合，构建工程安全性态综合诊断模型，实现工
程安全状态在线诊断评价。

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