数字化转型理念下水利水电工程设计优化策略

水利水电工程在社会发展中的地位很重要。数字化转型时代，工程设计要求更高，数字化技术可冲破传统设计的限制，使设计方案更贴近实际需求，探寻数字化转型理念下的设计改进策略。对于提升工程设计品质，保证工程安全稳定运行，做到生态和经济双赢很有必要，可促使该领域设计水平取得新突破。

、数字化转型理念下水利水电工程设计优化原则

（一）数字化技术适配性原则

水利水电工程设计优化的时候，要充分考虑到数字化技术的应用场景和能力边界。设计方案里应该留出数字化技术接入的接口，这样方便后续的数据采集，分析以及决策支撑。选择数字化工具的时候要联系到工程的实际需求，不能让技术应用和工程目标出现脱节的情况。设计流程里面要融合数字化思维，用参数化建模。仿真模拟等方法改进方案的可调整性与适应性，技术应用的深度也要跟工程复杂程度相契合，保证数字化手段真正在设计中起到解决难点问题的作用。这种适配不是简单地把技术堆上去，而是让数字化技术变成设计优化的内部支撑，从而让设计方案具备更强的动态调整能力。

（二）安全可靠性保障原则

数字化转型背景下的设计改良不能以损害工程安全作为代价。设计方案要借助数字化仿真来证实结构稳定度，运行安全性等主要指标，数据传输和存储的安全性也要被考虑进去，以免重要信息外泄或者被修改从而干扰到工程的决策。数字化系统出现故障时的应对办法要在设计阶段就确定好，保证在极端情形下工程依然能保持基本功能，安全冗余设计要同数字化监控体系相融合，依靠即时的数据回馈尽早察觉潜藏的风险，安全可靠性的保证需贯穿设计的全部过程，变成数字化技术应用的先决条件和底线。

二、数字化转型理念下水利水电工程设计优化具体策略

（一）构建数字化设计模型体系

水利水电工程设计可以借助三维建模技术搭建全生命周期数字模型。模型要包含地形地貌、地质构造、建筑物参数这些核心要素，做到设计信息的可视化表现。而且利用模型参数的动态调节，可以迅速生成诸多方案，给优化决策给予更多选项，模型数据应该随时更新，保证同工程实际进程同步。这样的数字化模型体系可以冲破传统二维设计的束缚，改善设计方案的直观性和可操作性。数字化模型还要包含工程材料的物理属性，施工工艺的技术参数这些细节，这样模型既能显示形状，又能体现工程的内在性能。

比如用无人机航测得到高精度地形数据，导入建模软件形成三维地形模型，在模型里加入建筑物的力学参数。用有限元分析软件做结构受力模拟，设计人员改变模型里的构件尺寸，材料属性等参数，看方案在不同工况下的表现，把施工进度计划同数字模型关联起来，做到设计方案和施工过程的动态匹配。

（二）完善数据驱动决策机制

设计优化要以全面的数据采集与分析为基础，工程各个环节产生的数据应实施标准化处理，形成统一的数据资产。这些数据包含水文数据，地质数据，材料数据等诸多方面的信息。利用数据挖掘技术，从海量信息当中提炼出隐藏的设计规律，给方案优化赋予依照，让设计不再依靠经验判断。数据反馈机制需贯穿设计全部流程，从而让优化举措可以立即应对实际需求改变，保证设计方案一直契合工程实际。这种机制可缩减设计决策中的主观因素，提升方案的科学性与合理性，让设计更有说服力。

譬如，在设计之初就布置传感器网络，收集水文、地质等环境数据，再传送到数据平台加以整合分析。用机器学习算法针对过往工程数据展开训练，从而预估不同设计方案的运作成效，把施工过程中的即时数据同设计模型做比较，找出差异之处，并调整设计参数。创建起数据共享平台，使得设计、施工、运维等等各方面都能随时得到必要资讯，进而协同推动方案改进。

（三）推进跨专业协同设计模式

水利水电工程设计牵扯很多专业领域。要冲破传统的专业壁垒，做到各个专业的人员可以流畅交流，通过数字化平台达成各专业设计信息的及时共享和交互，缩减不同专业之间的信息孤立，让信息的流通更加便捷。在设计过程中形成共同的设计目的和标准，保证各个专业的方案相互协调，防止出现方案矛盾，各个专业的接口设计要借助数字化手段精确对接，防止发生冲突或者遗漏。使得整个工程设计成为一种有机的整体，这样协同的设计模式能够提升整体设计的效率，让方案更加系统完整，从而保证工程顺利推进。

比如搭建云端协同设计平台，让水文、结构、机电这些专业的设计人员可以同时在线工作。各个专业把自己的设计成果传到平台上，系统就会自动检测出不同专业之间的冲突点，提醒大家注意，用三维可视化技术来组织跨专业设计评审。把各个专业方案的衔接情况一目了然地展现出来，制定统一的数据标准和建模规范，保证各个专业的设计成果能够顺利集成起来。

（四）强化全生命周期动态优化

设计优化不能只限于前期设计阶段，要贯穿工程的整个生命周期。从设计到运维都要进行优化，根据运维阶段的实际数据反馈，对设计方案进行优化，让设计在实际中不断改进，利用数字化手段模拟工程在长时间运行下的性能变化，提前做好适应性设计，以应对可能出现的情况。设计方案应留有后期改造升级的空间，满足工程的功能扩展，使工程能够适应未来的发展。这种全生命周期的动态优化可以提高工程的长期效益，延长使用寿命，使工程发挥更大的作用。

比如在设计时嵌入物联网设备接口，为后期运行阶段的数据采集做准备，接口数量和位置根据监测需求来决定，用数字孪生技术创建工程运行的虚拟镜像，实时反映实体工程的运行情况。

（五）数字化仿真验证流程的优化

设计方案的可行性要靠数字化仿真技术来全方位验证，仿真场景包含工程建设和运行的各种工况，极端天气，地质灾害这些特殊情况也不能落下，仿真结果要进行量化分析，找出设计方案的优点和缺点，仿真验证和设计优化要同步推进。做到“仿真 - 反馈- 优化”这样一个闭环，这样可以在工程开始之前就把潜藏的问题找出来，减少后期整改的成本。

三、结语

数字化转型给水利水电工程设计改良给予长久动力，它不只是在技术应用方面发挥作用，而且改变设计逻辑和发展理念，做到构建数字模型，依靠数据做决策之类的策略，就能使设计方案既有技术前瞻意识，又贴近工程实际需求，技术一直在更新换代。设计改良也要持续回应工程实践里的新问题，在不断调整中寻求更佳答案。只有不断加深数字化思维在设计中的渗透，才能让水利水电工程在保障安全，服务生态，推动经济发展等方面发挥更大作用，给社会可持续发展给予有力支撑。

参考文献

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[3]李庆博.水利水电工程三维数字化设计平台建设与应用[J].科技视界,2024,14(14):43-45.

作者简介：张慧敏，1978 年 8 月，女，汉族，周至县，本科，助理工程师，研究方向：水利水电工程