【学会秘书处支撑单位】长江科学院5项参建项目入选数字孪生水利建设十大样板和典型案例

近期，水利部网信办组织并完成了数字孪生水利建设十大样板和典型案例评选工作，长江科学院5项参建项目荣获数字孪生水利建设样板和典型案例称号。其中，长江科学院参建的“数字孪生三峡”“数字孪生南水北调中线1.0”“数字孪生丹江口”等3项成果获评《数字孪生水利建设十大样板名单（2023年）》，技术支撑的“物理机制与多维监测信息融合驱动的数字孪生丹江口大坝安全模块平台及‘四预’业务”“数字孪生小浪底-大坝安全监测管理平台”等2项成果入选《数字孪生水利建设典型案例名录（2023年）》。

（一）数字孪生三峡样板

长江科学院技术团队围绕三峡水库水利工程建设和运行管理、河湖长制及河湖管理等重点业务，深入开展水库库容冲淤、水质安全、水生态安全等重点任务建设，综合运用无人机巡航、AI识别、水动力水质模拟等技术，实现库区排污口异常排水事件动态监管、突发污染物扩散模拟推演及支流水华快速预测预警，为数字孪生三峡成功入选《数字孪生水利建设十大样板名单（2023年）》提供了重要支撑。

库区泥沙冲淤三维仿真 

 库容动态监控

排污口突发水污染模拟预演

（二）数字孪生南水北调中线1.0样板

 针对南水北调中线工程对突发水污染事件的应急响应需求，长江科学院技术团队开发了数字孪生水污染模拟处置与应急处置系统。自主研发了具有完全知识产权的长距离渠涵闸复杂输水系统水质预报模型，创新了突发污染快速精准模拟与一体化处置技术，首次实现中线总干渠全线水质滚动预报预警和示范段突发污染事件及处置的在线精准模拟，为大型输水渠道水质安全管理提供“四预”功能。成果已成功应用于中线沿线公路桥污染事件推演、北京分公司水质演练等实际管理工作，具有较强的自主可控性、可复制可推广性。

突发浓硫酸泄露水污染事件预演

（三）数字孪生丹江口样板

数字孪生丹江口工程是水利部重点推进的11项先行先试数字孪生水利工程之一，也是国内首个以水利工程水质安全为业务需求之一的数字孪生工程。在水质安全建设方面，长江科学院技术团队按照南水北调中线水源公司的指导，聚焦水质趋势预测和超前预警，突破了垂向动网格、污染反应动力学建模、污染团扩散追踪、加速算法等一系列关键技术，创新研发了高效高精度三维水动力水质模型，形成水质四预的“硬核”力量，在国内首次构建水质安全“四预”功能体系，每日自动预测和在线推演水库氮磷浓度场三维分布情况，实现水库库区和入库支流任意位置、不同污染类型的突发污染场景快速模拟，并智能推荐加密监测方案和处置建议，为保障库区水质安全提供了有力支撑。在大坝安全方面，突破了传统数据驱动模式对性态反映完整性、准确性及特殊场景预测等存在的瓶颈，研发了仿真—监测互馈修正驱动的大坝有限元多物理场耦合模型、开发了相应的动态仿真程序，对典型坝段实现了每日工作性态（温度、渗流、变形、应力、结合面状态及坝体稳定）的动态计算和预设工况的在线快速推演。成果在2023年水库170m蓄水、突发环境事件和水质日常运行管理保护等业务中，成功投入实战并发挥显著作用。

2023年秋汛170m蓄水水质安全情势推演

（四）物理机制与多维监测信息融合驱动的数字孪生丹江口大坝安全模块平台及“四预”业务典型案例

长江科学院技术团队基于自主研发的混凝土Ckysts、Seep-3D软件，结合丹江口加高大坝的特点，研发了多物理场耦合的大坝结构安全数字孪生模块，提出了基于湿化与蠕变时空耦合效应的土石坝“智能”物理计算模型，建立基于变形、应力、渗流等多项关键预警指标的动态分级预警体系，突破了传统模式存在的瓶颈，形成了仿真-监测融合的大坝结构安全数字孪生映射驱动模式，为大坝安全“四预”提供有力支撑。

丹江口大坝安全情势推演

（五）数字孪生小浪底-小浪底大坝安全监测管理平台典型案例

长江科学院技术团队遵循“需求牵引、应用至上”的原则，围绕小浪底大坝安全监测智慧化应用，基于自主研发的CK-DSM大坝安全监测云服务系统，开展小浪底大坝安全监测管理平台建设。平台实现了异常数据在线判别、监测资料快速整编与一键生成、工程运行性态预报预警与综合评价，全方位支撑工程安全“四预”业务应用，已在小浪底高水位运行、调水调沙、汛期防洪等运行管理中发挥了关键作用。

安全监测数据大屏

（六）其他数字孪生水利项目情况

长江科学院技术负责的数字孪生江垭皂市工程和澧水流域（试点）已于近期通过水利部组织的先行先试验收。正在全力推进数字孪生三峡近坝区库区安全管理（监控中心）、东深供水工程、吉林引松供水工程、新疆奎屯河引水工程、重庆鹅公水库、湖北汉江兴隆水利枢纽等一批地方省市数字孪生水利项目。

（来源：长江科学院）