数字孪生技术赋能水利工程建设管理路径解析

根据水利工程特点分析，其建设的地理环境比较复杂，并且需要经历多个环节，产生大量的数据，许多数据质量得不到保障，影响后续运用。为了实现对水利工程全过程的数据整合，应当充分认识到数字孪生技术所具有的优势，实现对工程物理结构与运行状态的全面监督，并且实时的更新数据信息，为管理与策略提供真实可靠的依据。

一、数字孪生技术相关概述

数字孪生技术是在现实世界中构建数字化模型，可以对实时输入的数据进行处理，在这一基础上精准仿真与预测实体的一种高科技。简单的理解，数字孪生技术就是根据实际物体特征、结构以及行为，自动化生动一个生动且形象的数字化影像与模型，两者只是一个虚拟一个现实，可以帮助人们更加直观且实时的掌握实体变化情况[1]。而这一技术将各种先进技术以及学科整合到了一起，可以实现对数据的实时采集，精准反映出数字模型与物理规律，并且实时更新动态，推断出实体变化趋势。

目前数字孪生技术已经被广泛运用在了工程设计、施工、运营与维护多个方面。在设计阶段，技术人员可以利用数字孪生技术对工程建设环境进行调研与模拟，从而做出正确的决策，使设计方案更加科学合理。在施工过程中，技术人员将会虚拟仿真与实施监控技术的支持下全面且动态化的监督与把控施工过程，促使施工效率与质量显著提升[2]。在运营过程中，数字孪生技术可以做到对运营设备的实施监测与预警，及时发现存在的问题去预防，为设施的安全与稳定提供全面保障。

二、数字孪生技术赋能水利工程建设管理路径分析

（一）数字孪生技术在设计阶段的应用

在水利工程设计过程中，相关工作人员需要全面调查与评估水资源，从而制定合理的计划。这时管理人员需要充分认识到数字孪生技术的优势，精准采集水文地质特征、水域分布以及水文地貌等数据。在传感器与数据数据算法的支持下，数字孪生技术可以全面动态化的掌握水位、流量以及水质等参数的变化。并且可以通过模型精准模拟出来，将水资源供需与未来发展情况直观的展示出来。同时，还可以灵活运用地理信息系统等技术手段分析与预测水资源的空间分布与时空变化情况，为设计人员提供良好的参考。在这一基础上，设计人员应当利用数字孪生技术构建工程模型，将不同设计方案在运行中的表现模拟出来，从而直观发现在设计中存在的问题，实现合理的规划。在此过程中，大数据与机器学习算法实现了对历史数据的精准分析，从中摸索出规律，提取关键信息，使工程师可以精准掌握工程特点。通过不断切换场景，分析不同方案在不同性能条件下的性能表现，保证设计更加合理，水利工程的安全与经济性也能够得到保障。

（二）数字孪生技术在水利工程施工中的应用

在水利工程施工中，管理人员可以运用数字孪生技术构建施工过程仿真模型，从而直观反映出当前施工中蕴藏的隐患，管理人员可以提前制定防护措施，使水利工程建设顺利开展。在此过程中，需要借助三维建模技术，根据水利工程的设计图纸以及方案自动化的生动化生成施工现场情境，使工作人员可以更好的掌握地形、土壤以及水文等多方面因素。在这一基础上还可以调整不同的施工环境，比如管道敷设、土方开挖等等，通过动态化的演示，可以精准的计算出水利工程施工进度以及资金消耗情况[3]。并且数字孪生技术中的物联网与传感器可以实现对施工现场数据的动态化采集，了解施工中温度、湿度以及振动等情况，在发现异常情况后及时采取措施，促使施工顺利开展。

为了保证水利工程施工质量，管理人员需要对施工过程进行全面的监督与把控。而通过对数字孪生技术的运用，直接为管理人员构建一个智能化施工监控系统，在传感器、监控摄像头设备的辅助下精准采集施工进度、人员活动以及设备运行状态，并且直接上传到监控中心，管理人员并不需要到现场，随时随地的查看施工现场情况，针对施工中存在的问题以及不符合标准的地方，督促工人及时的调整与改进。同时，还可以利用人工智能与大数据技术进行预警，通过对施工监控系统采集数据的计算与分析，自动识别出存在的安全或者质量问题，及时的采取措施去调整，促使施工安全。总之，数字孪生技术可以帮助管理人员全方位的监督与把控施工过程，自动化生成施工日记。

（三）数字孪生技术在运营管理中的应用

在水利工程运营过程中，管理人员可以灵活数字孪生技术构建实时检测系统，对水利工程运营中所产生的数据进行整理与归纳，将水位、流量以及压力等关键信息输入到数字孪生技术中生成数字孪生模型。数字孪生技术可以通过算法与模型精准的分析与处理数据，在发现异常后发出警报[4]。比如在发现水位超出规定值后系统将会自动发出警报，要求管理人员可以及时的采取措施，降低安全事故发生的概率。并且在水利工程运行中将会运用到各种设备，设备的运行状态将会直接关系到运营的质量与效率。管理人员可以利用数字孪生技术分析设备历史运行的数据以及维护记录，随后自动生成设备维护的计划，保证设备可以保持健康的状态，以免出现故障影响后续工作的开展。

三、结束语

根据文章叙述，为了促使水利工程建设管理取得良好成果，需要充分认识到数字孪生技术的优势，将其灵活运用到水利工程设计、施工中以及运营维护等多个环节中，实现对水利工程建设地质条件的调研与分析，设计合理的方案，同时实现对施工过程的动态化监督与把控，及时发现问题，根据设备运行状态自动生成维护方案，保证管理呈现出智慧化特点。对应的水利工程管理效率与质量显著提升。

参考文献:

[1]孙华, 李承挺. 数字孪生赋能水资源管理系统的创新应用与探索[A]2025（第十三届）中国水利信息化技术交流会论文集[C]. 河海大学、浙江省水利学会、上海市水利学会、江苏省水利学会、安徽省水利学会、江西省水利学会, 北京沃特咨询有限公司, 2025: 7.

[2]冯伟. 数字孪生技术在水利领域的多维度应用与创新发展[A] 2025（第十三届）中国水利信息化技术交流会论文集[C]. 河海大学、浙江省水利学会、上海市水利学会、江苏省水利学会、安徽省水利学会、江西省水利学会, 北京沃特咨询有限公司, 2025: 17.

[3]方晓瑞, 温婷婷. 数字孪生水利工程建设中的模型协同与数据交互[A] 第十五届防汛抗旱信息化技术交流会论文集[C]. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心（水旱灾害防御中心）, 中国水利学会减灾专业委员会,2025: 3.

[4]梁爱萍, 张发清, 蔡运忠, 董良泼, 胡锦. 基于 BIM+GIS+IoT 技术的水利工程数字孪生工地建设管理系统研究与应用[J]. 水利技术监督,2024, (02): 39-43.

钱松，1977 年11 月，男，汉，安徽省芜湖市，大专，工程师，研究方向或从事工作：水利工程管理