数字孪生水利工程

      数字孪生水利工程是一种新兴的水利工程管理技术，利用云计算、人工智能等信息技术，采集全量数据，开展智能化模拟和可视化展示，把江河湖库的水体运动、水网管理、工程调度等装进数字空间，更加直观地做到超前模拟推演、仿真分析，进而优化防汛调度、工程建设、水资源管理等工作。

      数字孪生水利工程让治水用水护水有了“智慧大脑”，为水利决策管理提供了前瞻性、科学性、精准性、安全性支持。提高预报、预警、预演、预案“四预”能力是水利工作的难点所在，而这也是构建数字孪生模型的主要任务。 

■ 数字孪生小浪底（图源：小浪底管理中心）

      数据是数字孪生的基石

      数字孪生是一项综合性技术，数据是基础，模型是核心，平台或软件是载体。所以获取数据的传感技术、监测技术以及数据的传输技术、存储技术、融合技术、处理技术，都是数字孪生的基础性技术。

■ 数字孪生的技术架构

      “十四五”智慧水利建设总体目标提出要建成七大江河数字孪生流域。完善数据底板——智慧水利的“算据”是其中重要的一环。在全国水利一张图的基础上，要通过完善时空多尺度数据映射，扩展三维展示、数据融合、分析计算、动态场景等功能，形成基础数据统一、监测数据汇集、二三维一体化、跨层级、跨业务的数据底板。

■ 数字孪生流域数据底板搭建

      水下机器人

      水下机器人在数字孪生水利平台搭建过程中扮演着重要的角色。在数字孪生水利的初步构建阶段，水下机器人能够深入水下环境，实时采集各种关键数据，如水下地形地貌、水流速度、水质参数等。这些数据是数字孪生模型构建的基础，它们能够帮助工程师们更准确地模拟和预测水利系统的运行状态。

■ 水下机器人采集的数据图像

      在数字孪生系统的运行过程中，水下机器人也发挥着重要的辅助作用。水下机器人具备高度的灵活性和适应性，它们可以快速到达问题点进行验证，比如精准定位水下的堵点漏点，为处置管涌、渗漏险情提供及时的技术支撑。此外，水下机器人还可以用于勘察大坝、水闸、桥墩等重要水利设施的结构情况，确保这些设施的安全运行。

■ 博雅工道水下机器人 R-45

      自2021年水利部首次提出“数字孪生流域”概念，到2023年发布数字孪生水利建设典型案例名录，我国数字孪生水利建设已经初具规模。

      数字孪生水利工程是一项技术密集、人才密集、资金密集的创新工程，实现高质量推进任重道远，我们希望在未来水下机器人能够继续发挥更大的作用，推动数字孪生水利建设迈向新的高度。