当预报有强降雨时，上游会来水多少？水库应当何时泄洪？闸门开几孔？ 

　　面对这些问题，数字孪生工程有望给出最优解。北京市密云水库管理处数字孪生办公室相关负责人郝皓介绍，密云水库管理处自去年3月起打造数字孪生工程项目试点，经过一年多的建设已初现成效。 

　　“感知触角”无处不在 

　　暮春时节，密云水库一派湖光山色。放眼白河主坝，一排“卫士”整齐列队。 

　　“这些‘卫士’是守护坝体安全的GNSS（全球卫星导航系统）变形监测设备，也是密云水库数字孪生项目中感知能力提升的基础。”郝皓介绍，不论是水平位移还是垂直沉降，哪怕毫米级变形都难逃它的“慧眼”。目前，密云水库管理处已在水库7座大坝及2座溢洪道安装194套GNSS变形监测设备，可以24小时不间断地监测变形情况，一旦察觉异常随时发出预警。 

　　在白河主坝左右岸，一个个“长”在边坡上的“小蘑菇”同样引人注目。这是密云水库管理处在易滑坡点位布设的大坝山体隐患智能监测设备——倾角加速度监测智能传感器，能够实时“诊断”边坡的滑坡风险。 

　　2021年以来，密云水库连续多年保持高水位运行工况，水库防洪安全、工程安全面临全新挑战，加快水库的数字化、智能化管理迫在眉睫。 

　　“过去大坝监测主要依赖于人工，囿于人力监测的局限性，难以实时反映大坝运行状态。”数字孪生办公室工作人员介绍，有了变形、滑坡、强震等自动化监测手段加持，足不出户便能掌握大坝“健康”状况，及时将安全隐患消除于未萌。 

　　“监测感知是打造数字孪生的前提和基础。”郝皓介绍，密云水库管理处引入遥感、物联网、北斗卫星等技术，率先完成工程安全感知能力提升。此外，管理处对流域内的雨量站、水位站进行升级改造，加密布设库区内水质监测及视频监控设备，精准感知水库的每一个细微变化。 

　　“伴随监测感知能力的全面提升，大数据传输和管理成为新的考验。”工作人员介绍，密云水库管理处为此同步打造算力中心。如今，一条稳定的信息“高速路”已经铺成，让海量数据与数字世界里的水库连接更顺畅。 

　　数字世界“再造水库” 

　　所谓数字孪生密云水库，即在数字世界打造一个“一模一样”的密云水库，并借助孪生体来研判各种因素对水库的影响，这离不开真实的数据底板作为支撑。郝皓介绍，建设数字孪生密云水库，不仅融合了实时监测数据，同时立足业务需求，收集、整理、治理各类基础数据，形成集水库基础信息、历年洪水实测资料、地理空间数据及BIM（建筑信息模型）三维实景信息于一体的数据库。 

　　“只有夯实数据底板，数字孪生水库的建设才能稳扎稳打。”工作人员介绍，密云水库的数据底板已初步搭建，基本实现“流域—库区—工程—站点”的多层级、多维度数字化映射，初步汇聚结构化数据超1亿条。 

　　要想真正实现水库的数字孪生功能，还需依托模型这一超级“大脑”处理分析数据。郝皓介绍，他们正加紧对新建的水利专业模型、智能模型、可视化模型进行优化调试。“模型需要在不断‘训练’中‘成长’。换句话说，就是要积累足够多的案例场景，场景样本越多经验就越丰富，模型运算的精度也会随之提升，助力洪水预报预警等更加精准。”郝皓说。 

　　“密云水库的历史最高水位是多少？”“实时雨水情监测数据是多少？”一旦抛出问题，密云水库数字孪生知识平台会在分秒间作出回应。技术负责人刘岩介绍，他们为密云水库“量身定制”了一款智能知识平台，形成包括防汛调度规程、历史洪水情景等11类内容的“百科库”，并将持续拓展知识储备，当好水库运行管理的“专业参谋”。 

　　“我们目前已完成数字孪生密云水库的数据底板、模型及知识平台等初步部署。”郝皓介绍，下一步将加快推动数字孪生场景的落地应用。 

　　孪生场景“眼见为实” 

　　打开密云水库数字孪生系统，大坝、闸门、溢洪道等三维场景映入眼帘，水库入库流量、出库流量、水质在线监测、大坝变形监测等数据实时展现。 

　　作为首都防汛“顶梁柱”，密云水库发挥着拦洪蓄水的重要作用。面对汛期复杂多变的雨水情，数字孪生系统有望提前“锁定”洪水发展态势，成为防御洪水的一大“利器”。 

　　“不久后，在密云水库数字孪生系统里，闸门开启下泄、洪水行进路线、河道水深、影响人口及房屋面积等可以直观显示。”郝皓说，工作人员可以在数字空间进行实景预演，并经过反复推演后得出最优调度方案，为精准蓄泄洪水提供坚实的技术支撑。 

　　郝皓介绍，除了科学支撑流域防洪减灾，数字孪生技术还将在水资源精准调配、水生态空间管控、水环境监测分析等领域大显身手。“为便于工作人员随时随地进行操作，数字孪生密云水库的移动端也在同步开发中。”郝皓说。 

　　据介绍，数字孪生密云水库项目预计今年年底前全部完成。郝皓表示，数字孪生密云水库将为水库的智慧管理注入新动能，同时充分发挥先行先试示范效应，为其他水库工程的数字化、智能化转型提供可参考的样板。

　　来源：中国水利报 2025年4月29日