山有百藏而不言，水潤萬物而不語。中國屬于大河文明，農(nóng)業(yè)歷來在經(jīng)濟中占主導地位，其中水利灌溉是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的重要因素。

然而，由于過去水利工程建設(shè)缺乏預(yù)見性，傳統(tǒng)水利工程在作出貢獻的同時，其資源浪費、生態(tài)破壞、安全事故等問題日益明顯。這就促使我們反思傳統(tǒng)水利理論，并開展了探索智慧水利建設(shè)項目。為規(guī)避工程盲點的相關(guān)風險，水利部提出了“四預(yù)”要求，以達到預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案的目的。

如今，傳統(tǒng)水利通過與數(shù)字孿生相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)可視可控，做到水利”四預(yù)“，開創(chuàng)了智慧水利的新篇章。

一、數(shù)字孿生水利提出背景

二、從易知微解決方案看智慧水利組建思路

(一)建設(shè)背景

數(shù)字孿生流域是智慧水利建設(shè)的核心與關(guān)鍵，以水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等為基礎(chǔ)，運用大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等技術(shù)，以物理流域為單元、多維時空數(shù)據(jù)為底板、水利模型為核心、水利知識為驅(qū)動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數(shù)字化映射、智能化模擬，支撐實現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”以及N項水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用。

（二）解決方案

?

易知微基于EasyV數(shù)字孿生可視化平臺、EasyTwin數(shù)字孿生融合渲染引擎和EasyV?for?Unreal數(shù)字孿生游戲引擎驅(qū)動器為核心，接入數(shù)字孿生水利底層GIS與BIM數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)運行與物聯(lián)感知數(shù)據(jù)、模擬仿真與算法數(shù)據(jù)，依托數(shù)字孿生建模與場景渲染能力，打造B/S與C/S雙模式驅(qū)動的數(shù)字孿生水利應(yīng)用。覆蓋宏觀數(shù)字孿生流域、中觀工程樞紐區(qū)和微觀水利工程設(shè)備三大應(yīng)用場景，具體包括流域防洪“四預(yù)”、水資源管理與調(diào)配、水利工程安全分析預(yù)警、河湖長制及河湖管理、防洪興利調(diào)度、庫區(qū)巡查等。

1、該數(shù)字孿生水利工程應(yīng)用建設(shè)存在如下難點：

2、該項目主要針對以下場景進行應(yīng)用建設(shè)：

（1）數(shù)據(jù)底板建設(shè)

?

面向宏觀尺度，關(guān)注流域全局信息，以“水利一張圖”為基礎(chǔ)，包括矢量地圖數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像地圖、DEM高程地圖數(shù)據(jù)等，為數(shù)字孿生流域宏觀場景建設(shè)提供全域范圍的時空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

面向中觀尺度，主要關(guān)注重點水利工程所在某一河段庫區(qū)的信息，包括衛(wèi)星遙感影像圖、精細化手工模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影模型數(shù)據(jù)、高精度DEM數(shù)據(jù)等。

面向微觀尺度，主要關(guān)注具體水利工程層面，如水利物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、水庫大壩等，基于GIS+BIM+IoT技術(shù)，還原設(shè)備模型外觀與設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)細節(jié)。

?

?

（2）安全監(jiān)測感知體系

?

水利工程安全監(jiān)測感知體系一般包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測、環(huán)境量監(jiān)測以及其他專項監(jiān)測內(nèi)容。以往主要通過人工或儀器手段觀測整體或局部的變形量，用以掌握大壩在自重、水壓力、揚壓力及溫度等環(huán)境量作用下的變形規(guī)律，了解大壩在的穩(wěn)定性和安全性，研究有無裂縫、滑坡、滑動和傾斜等趨勢，數(shù)字化程度偏低，無法有效滿足工程安全狀態(tài)監(jiān)控預(yù)警要求。通過水利工程安全監(jiān)測感知體系獲取的工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚至數(shù)字孿生平臺中的數(shù)據(jù)底板中，如水準監(jiān)測、垂線監(jiān)測、引張線監(jiān)測等，為模型計算、可視化展示提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（3）成果可視分析

以數(shù)字孿生三維數(shù)據(jù)底板為基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)可視化圖表的融合疊加，能夠更為直觀的進行監(jiān)測成果的可視化表達。如下圖展示的，橫向揚壓力場景、上下游水平位移場景、垂直位移場景等。通過三維可視化圖表數(shù)據(jù)和三維數(shù)字孿生場景的融合，綜合模擬水利工程安全的物理形態(tài)，滿足多尺度、多維度的數(shù)字孿生工程仿真模擬的需求。

?

3、建設(shè)成果

圍繞數(shù)字孿生水利工程安全分析預(yù)警業(yè)務(wù)需求，完成L1～L3級別的數(shù)據(jù)底板和數(shù)字孿生場景建設(shè)、工程安全可視化模型庫構(gòu)建以及智能業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)，將水利工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生場景相融合，為工程安全監(jiān)測管理分析和“四預(yù)”應(yīng)用提供直觀的數(shù)字孿生可視化表達，為工程安全穩(wěn)定運行和效益充分發(fā)揮提供技術(shù)決策的支撐。

三、小結(jié)

春風浩蕩滿目新，揚帆奮進正當時。數(shù)字孿生技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用是一個不斷發(fā)展和完善的過程。隨著技術(shù)的進步和應(yīng)用的推廣，數(shù)字孿生技術(shù)將會在水利行業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，為水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和資源保護作出貢獻。

領(lǐng)取方式：公眾號「EasyV數(shù)字孿生」后臺回復(fù)「白皮書」即可領(lǐng)取！

關(guān)注【官方微信公眾號】，查看更多可視化資訊～等你呦

-?EasyV數(shù)字孿生

-?易知微數(shù)字孿生世界

更多案例，前往案例中心查看詳情，包含智慧水利、智慧城市、智慧工廠、智慧教育等：https://easyv.cloud/?t=bilibili

數(shù)字孿生可視化交流群：

免費試用期間：運營、產(chǎn)品、設(shè)計、技術(shù)人員專業(yè)一對一拉群指導，解答疑惑。