峡江大坝通天堑，高峡出平湖。在千里赣江最狭之处，峡江水利枢纽工程，犹如一条蛟龙横卧在碧波之上。青山迤逦，碧水荡漾，白鹭翩翩，尽显一派安澜。

  千里赣江应无恙。如今，“江河安澜，百姓安居”的美好祈愿已经照进了现实。这背后，是数字孪生，为工程安全、防汛抗旱插上了“智慧之翼”。

  智慧水利建设是推动新阶段水利高水平发展的重要路径。2022年，水利部提出要加快建设数字孪生流域和数字孪生工程，强化预报预警预演预案功能。数字孪生峡江水利枢纽工程在2022年入选水利部数字孪生流域建设先行先试，是江西两个数字孪生流域建设试点项目之一。在数字孪生的道路上，峡江水利枢纽敢于攻坚克难，奋力走在前列，创造了多个“江西首创”。

  “早在2020年，我们在省水利厅的指导下，率先开始谋划开展数字峡江建设，建设水位监测、视频监控、安全监测等前端感知，上线视频监控系统、洪水预报调度系统、大坝安全监测系统等业务系统，目前我们已投入了四千万用于数字孪生建设。数字孪生峡江水利枢纽工程连续两年作为江西省遴选数字政府优秀案例亮相数字中国建设峰会，向全国展示了峡江水利枢纽‘物理世界’转化为精细的‘数字世界’的成果。”江西省峡江水利枢纽工程管理局副局长张煜自豪地说道。

  数字孪生峡江水利枢纽工程是贯彻落实水利部党组推进智慧水利建设重大决策部署、全省数字化的经济做优做强“一号发展工程”的重要举措，省峡管局按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，打造集数据底板、模型库、知识库以及孪生引擎于一体的数字孪生平台，是江西省首个数字孪生水利工程项目。

  该平台支撑实现“趋势预报-安全预警-风险预演-应急预案”的工程安全管理“四预”功能和“来水预报-实时预警-洪水预演-调度预案”的防洪调度“四预”功能，提升峡江水利枢纽决策与管理的科学化、精准化、高效化能力和水平，为新阶段水利高水平质量的发展提供有力支撑和强力驱动。据了解，“数字孪生峡江”已按照水利部批复方案已基本完成，通过边试边用持续优化，打造实用好用的平台。

  峡江水利枢纽工程有18孔弧形钢闸门，宽16m，高17m，是赣江上最大的泄水闸门。从2013年7月29日下闸蓄水开始正式投入到正常的使用中以来，按照相关规范的要求，每周巡查1次，每年开展汛前、汛中和汛后检查，但人工检测存在一定弊端，个人经验对检测结果有一定影响，另外周期式的检验方式，数据的连续性和实时性差，数据采集不全面，数字化程度低。同时，受闸门现场环境的影响，检测作业安全风险大、效率低。

  随着新阶段水利高水平质量的发展，工程安全诊断不仅要了解掌握大坝、水闸等水工建筑物实时的时空变化规律，也慢慢变得关注水工金属结构等机电设施的微观变化，如钢结构运行过程中的结构应力、振动、运行姿态、支铰轴受力，以及液压启闭机启闭力、压力、液位、油液清洁度等。

  江西省峡江水利枢纽工程管理局以问题为导向，数字赋能水利智能化管理，通过推进数字孪生峡江水利枢纽工程建设，实现弧形泄水钢闸门安全监测和健康诊断。

  在分析现有水工钢闸门监测技术现状及新阶段水利高水平发展对钢闸门监测技术需求的基础上，利用现代传感、在线仿真等技术和健康评估模型，设计一套弧形钢闸门在线监测及健康评估系统。系统依托信息化基础设施构建数字孪生平台，实现钢闸门结构应力、振动、运行姿态、支铰轴状态，以及液压启闭机振动、液压油渗漏和液压油清洁度等参数的在线监测，通过健康评估模型实现钢闸门和液压启闭机的健康评估，通过在线仿真系统实现对不同工况下弧形钢闸门受力和变形的模拟。

  省峡管局工程管理科副科长万迪文介绍说，实际应用表明，健康评估系统可实现峡江水利枢纽工程弧形泄水钢闸门的全方位在线监测、运作时的状态展示及设备健康状态的实时评估，提升工程的数字化运维水平。

  健康评估系统将物联网、大数据和人工智能等新一代信息技术融合，以运维管理需求为导向，利用高精度传感器实时采集闸门和启闭机的状态数据，通过高效的数据传输网络，实现泄水闸和启闭机关键数据的全面采集，并对监测数据来进行清洗和分析，建立健康评估模型，能及时有效地发现设备正常运行早期故障，确保水工金属结构安全运作，能为数字孪生工程提供全面数据支撑，为水利枢纽数字化运维提供赋能基础。

  今年3月底，根据省气象台天气预报及省水文监测中心预报，峡江水库流域内未来可出现大范围降雨，防汛形势刻不容缓。省峡管局通过数字孪生峡江水利枢纽工程，第一时间利用防洪调度“四预”应用，进行三天预见期洪水滚动预报和洪水演进模拟，为洪水防御下好“先手棋”，打好“主动仗”。并根据雨水情测报结果，对上下游防汛部门进行洪水超前预警。同时还统筹考虑上下游排涝、防洪需求，提供了水位控制、出库控制、综合控制等多种预报调度算法，为马上就要来临的洪水调度提供决策依据。

  面对今年3月底这场洪水，峡江水库提前从3月30日7时起预腾库容，将水位从44.44m降至43.01m（4月4日22时），4月5日起峡江水库入库流量逐渐增大，至4月7日8时，峡江坝址迎来洪峰流量6300m³/s，出库流量5410m³/s，坝上水位44.25m，削峰率16.45%，预腾库容1.1亿m³，拦蓄洪水1.03亿m³。“在这次数字孪生系统参与峡江水利枢纽防汛实战中，洪峰流量及峰现时间预报等结果基本合理，达到了预期效果。根据水雨情测报结果，我们采取了预泄腾库、削峰错峰措施，切实减小水库上下游防洪压力。”张煜介绍说。

  洪水预报、洪水预警、洪水演进……数字孪生系统已深度应用到水旱灾害防御工作中，赋能流域防洪预报、预警、预演、预案，不仅大幅度的提高了水利治理和管理活动的数字化、网络化、智能化水平，也为水利精准化决策提供了有力支撑。

  “除了工程安全和防汛调度，我们还创造性地将VR虚拟现实技术运用到工程巡检、险情处置、设备维修等水利工程运行管护重点业务场景的培训和考核。”张煜介绍说，按照真实场景以VR真实还原整套操作的过程，大力提升培训质量的同时，还节省人力、物力、财力。

  通过建立“教-学-练-考-评”一体化的VR仿真教育培训系统，工程维养人能身临其境地体验每一步业务操作的过程，直观地感受险情发生与处置过程，极大地提升了业务培训效果与效率。对于工程巡检场景，VR仿真教育培训系统提供了训练与考核两种模式，学员通过训练模式了解工程巡检流程、巡检内容，学习详细的巡检操作规范与需要注意的几点，快速掌握工程巡检业务，再通过考核模式的评分训练，达到一定的要求后即可上岗工作。

  对于险情处置场景，VR仿真教育培训系统实现多人同时在线演练，学员可以扮演不一样防汛演练角色，从多个视角、相互协作完成险情处置流程。对于设备维修场景，针对电排站水泵检修业务，结合设备高精度模型，实现设备按标准维修流程逐步拆解，每一步拆解涉及的工具与操作方式，都可通过虚拟仿真实现，对多年积累与沉淀的设备维修知识进行普及与应用。

  2023年是数字孪生峡江水利枢纽工程建设深入推动之年，也是数字孪生流域建设先行先试收官之年。江西省峡江水利枢纽工程管理局将按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总体要求，组织推动数字孪生峡江建设工作走向技术突破、模式创新和成效凸显的深水区，探索总结可复制、可推广的数字孪生水利工程典型案例、建设模式和技术路径，为全面建成具有“四预”功能的智慧水利体系积累经验。

  ▲峡江水利枢纽工程水文化展示馆构架纯数字多媒体平台，以素色模型+CAVE剧场式手法无缝组合四屏空间，带给参观者身临其境般的真实感和立体感。