智能大壩建設(shè)與韌性提升發(fā)展路徑研究

智能大壩建設(shè)與韌性提升發(fā)展路徑研究

Development path and resilience reinforcement studies on intelligent dam construction

盛金保，李宏恩，王芳

（1.水利部大壩安全管理中心，210029，南京；2.南京水利科學(xué)研究院，210029，南京）

摘要：近年來顛覆傳統(tǒng)認知的極端降水事件頻繁發(fā)生，對水庫大壩安全度汛造成嚴重威脅，世界范圍內(nèi)洪水漫壩及漫頂潰壩事故時有發(fā)生，水庫大壩應(yīng)對極端事件的工程韌性亟待提升。移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)階躍式發(fā)展為水庫大壩安全管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化變革提供了重要契機。強化數(shù)字賦能，對傳統(tǒng)水庫大壩開展智能化改造，是提升水庫大壩工程韌性、有效防范各類極端事件風(fēng)險的重要路徑。從提升水庫大壩工程韌性角度出發(fā)，探討了智能大壩定義及其內(nèi)涵、特征，總結(jié)了智能大壩研究與建設(shè)現(xiàn)狀及面臨的問題與挑戰(zhàn)，凝練了智能大壩建設(shè)需要攻關(guān)突破的關(guān)鍵科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)。從加強頂層設(shè)計、科學(xué)謀劃智能大壩建設(shè)規(guī)劃與實施路徑，加快構(gòu)建智能大壩建造與智能化改造理論體系，加強科技創(chuàng)新以組織開展智能大壩建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備攻關(guān)，支撐透徹感知體系以及智能診斷、智能預(yù)警、智慧運維、智慧決策系統(tǒng)平臺構(gòu)建，加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與示范引領(lǐng)并推進智能大壩建設(shè)與智能化改造先行先試等方面，提出智能大壩建設(shè)路徑。

關(guān)鍵詞：智能大壩；韌性提升；透徹感知；智能診斷；智能預(yù)警；智慧決策；自主饋控

作者簡介：盛金保，正高級工程師，主要從事大壩安全與風(fēng)險評估工作。

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2022YFC3005400）；國家自然科學(xué)基金（U2443231）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目（Y722003、Y723008）。

引言

水庫大壩是國家重要戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著保障國家防洪安全、供水安全、糧食安全、能源安全、生態(tài)安全等重要任務(wù)。全國現(xiàn)有各類水庫大壩9.5萬多座，具有總量多、小型水庫多、土石壩多、老舊壩多、病險庫多、高壩大庫多等特點。從壩型看，土石壩占91.8%；從建成年代看，20世紀50—70年代及之前修建的占87.1%，平均壩齡53年。

近年來，顛覆傳統(tǒng)認知的極端暴雨事件頻繁發(fā)生，對水庫大壩安全度汛造成嚴重威脅，國內(nèi)外洪水漫壩及漫頂潰壩事故時有發(fā)生。從國內(nèi)看，2018年8月1日，新疆哈密地區(qū)射月溝?。?）型水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂潰壩，該水庫校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，而實際發(fā)生洪水超1000年一遇，漫頂水深達5m。2021年汛期，我國多地出現(xiàn)連續(xù)強降雨天氣，導(dǎo)致兩座水庫漫頂潰壩、多座水庫出現(xiàn)漫壩險情；7月18日，內(nèi)蒙古莫力達瓦旗12h累計降雨量232.1mm，導(dǎo)致一座?。?）型水庫（永安水庫）、一座中型水庫（新發(fā)水庫）漫頂潰壩，其中永安水庫遭遇的500年一遇洪水的校核洪峰流量比原設(shè)計大204%，新發(fā)水庫遭遇的300年一遇洪水的校核洪峰流量比原設(shè)計大225%；2021年河南鄭州“7·20”特大暴雨小時最強點雨量201.9mm，突破我國大陸氣象觀測記錄歷史極值，導(dǎo)致鄭州市143座水庫中有84座出現(xiàn)不同程度險情，其中郭家嘴水庫出現(xiàn)漫壩險情，嚴重威脅下游南水北調(diào)中線工程安全；8月11日，湖北襄陽地區(qū)普降特大暴雨，5座小（2）型水庫出現(xiàn)漫壩險情。2023年“七下八上”防汛關(guān)鍵期，松花江流域部分支流發(fā)生超實測記錄洪水，哈爾濱市磨盤山水庫、龍鳳山水庫兩座大型水庫幾近漫壩。2024年7月20日，黑龍江省綏化市明水縣遭遇超100年一遇特大暴雨洪水襲擊，永興鎮(zhèn)最大降雨總量281.9mm，前鋒水庫、宏勝水庫兩座?。?）型水庫出現(xiàn)漫壩險情。從國際看，2018年7月23日，熱帶風(fēng)暴“山神”（Son-Tinh）過境引起的持續(xù)強降雨導(dǎo)致老撾桑片-桑南內(nèi)水電站副壩潰決。2020年5月1日，烏茲別克斯坦薩爾多巴（Sardoba）水庫遭遇臺風(fēng)暴雨后潰壩，超過7.5萬人被迫轉(zhuǎn)移；5月19日，持續(xù)強降雨導(dǎo)致美國密歇根州伊登維爾（Edenville）大壩和桑福德（Sanford）大壩相繼潰決，上萬人被迫緊急撤離。2021年2月7日，印度北阿坎德邦在建的里希甘加（Rishiganga）水電站大壩上游冰川崩塌產(chǎn)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致其漫頂潰決；3月8日，強降雨導(dǎo)致美國夏威夷毛伊島考帕卡魯亞（Kaupakalua）土壩漫頂潰壩。2023年9月10日，颶風(fēng)“丹尼爾”帶來極端強降雨，利比亞東部港口城市德爾納河上游24h內(nèi)產(chǎn)水量超過阿爾比拉德和阿布曼蘇爾兩座水庫總庫容的5倍，9月11日凌晨2時左右兩座水庫相繼潰壩，潰壩洪水瞬間沖擊歷史名城德爾納，全國超過10%的人口遭受洪災(zāi)影響；10月4日凌晨，中印邊境錫金邦提斯塔河流域因持續(xù)降雨誘發(fā)南洛納克冰川湖潰決，產(chǎn)生的毀滅性大洪水導(dǎo)致下游提斯塔Ⅲ級水電站潰壩，沿河15座橋梁及大量建筑、軍事設(shè)施被沖毀。2024年5月2日，因遭遇極端暴雨洪水，巴西南里奧格蘭德州（Rio Grande do Sul）七月十四（14 de Julho）水電站庫水位超10000年一遇校核洪水位0.3m，碾壓混凝土壩上部整體失穩(wěn)潰決；7月26日，俄羅斯西南部車里雅賓斯克州基阿利姆（Kialimskoye）水庫土石壩在持續(xù)強降雨沖擊下因調(diào)度不當(dāng)潰壩，所幸未造成人員傷亡。

2000年以來，我國水庫年均潰壩率已降至0.5/10000以下，進入世界低潰壩率國家行列，但超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致的潰壩占比呈明顯增大趨勢，這與當(dāng)前極端天氣事件頻發(fā)和強人類活動影響有很大關(guān)系。未來要實現(xiàn)“確?，F(xiàn)有水庫安然無恙”防御目標(biāo)，必須提升水庫大壩應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水等各類突發(fā)事件的工程韌性。

1954—2023年我國超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致潰壩數(shù)量與比例統(tǒng)計

“工程韌性”概念最早由加拿大學(xué)者Holling提出，其定義為工程系統(tǒng)在受到洪水、地震等自然災(zāi)害及社會動蕩、戰(zhàn)爭、恐怖襲擊等強人類活動擾動后恢復(fù)平衡或穩(wěn)定狀態(tài)的能力?；诖硕x，水庫大壩工程韌性則是指庫壩系統(tǒng)在受到暴雨洪水、突發(fā)地震、強人類活動等擾動，或出現(xiàn)漫頂、滲漏、滑坡、裂縫等工程險情后恢復(fù)工程基本功能與穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。中國工程院發(fā)布的《全球工程前沿2023》中將“結(jié)構(gòu)與工程系統(tǒng)全壽命抗災(zāi)韌性”列為10項土木、水利與建筑工程領(lǐng)域工程研究前沿之一。國際上也對變化環(huán)境下水工程韌性提升給予了高度關(guān)注。2024年9月14日，在北京召開的第18屆世界水資源大會“水工程韌性提升-應(yīng)對極端事件”專場會議指出，近年來，在氣候變化和強人類活動背景下，全球水系統(tǒng)遭遇的外界干擾頻率、強度不斷增強，高韌性水治理迫在眉睫。水庫大壩等水工程在應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)高韌性水治理中發(fā)揮著越來越重要的作用。2024年5月23日，在印度尼西亞巴厘島召開的第十屆世界水論壇“氣候變化下水利基礎(chǔ)設(shè)施韌性提升”分會指出，提升水工程應(yīng)對洪水、干旱、旱澇急轉(zhuǎn)等極端事件的適應(yīng)能力與工程韌性，具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，有關(guān)提升工程韌性的研究取得顯著進展，特別是在提升城市基礎(chǔ)設(shè)施和區(qū)域經(jīng)濟的韌性方面。學(xué)者們通過運用大數(shù)據(jù)、人工智能和機器學(xué)習(xí)等先進技術(shù)，對城市電力系統(tǒng)、交通網(wǎng)絡(luò)和建筑結(jié)構(gòu)進行風(fēng)險評估和優(yōu)化設(shè)計，以提高工程在面對自然災(zāi)害和人為干擾時的恢復(fù)力和適應(yīng)力。

變化環(huán)境與強人類活動給水庫大壩安全帶來新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)安全管理理念和模式已難以滿足新階段水庫大壩高質(zhì)量發(fā)展與高水平安全需求。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)階躍式發(fā)展為水庫大壩安全管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化變革提供了重要契機，強化數(shù)字賦能，開展智能大壩建設(shè)或?qū)鹘y(tǒng)水庫大壩開展智能化改造，是提升水庫大壩工程韌性、有效防范各類極端事件風(fēng)險挑戰(zhàn)的重要路徑。面向發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力，智能大壩建設(shè)已成為壩工技術(shù)進步的制高點，也成為當(dāng)下水利行業(yè)重點推進的工作和研究熱點。王浩所在研究團隊較早系統(tǒng)闡述了智慧水利的數(shù)字賦能體系框架；鐘登華等探討了大壩建設(shè)及運行管理過程中在數(shù)字化、智能化方面的關(guān)鍵需求；李慶斌等針對大壩智能建造提出了基于感知—分析—控制的閉環(huán)控制理論；盛金保等闡明了大壩安全智慧管理的內(nèi)涵，并在水庫大壩性能演化與災(zāi)變機理、大壩安全智能診斷決策理論與方法等方面取得研究進展。

本文從提升水庫大壩工程韌性角度，探討了智能大壩定義及其內(nèi)涵、特征，總結(jié)了智能大壩研究與建設(shè)現(xiàn)狀及面臨的問題與挑戰(zhàn)，凝練了智能大壩建設(shè)與智能化改造需要攻關(guān)突破的關(guān)鍵科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)，針對性提出了智能大壩建設(shè)發(fā)展路徑。

智能大壩定義、內(nèi)涵與特征

1.智能大壩定義

智能大壩是以大壩工程物理實體、賦存環(huán)境數(shù)字體為基礎(chǔ)，通過移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)，以及傳感器、衛(wèi)星遙感、高效算法、信息融合、自動控制等前沿技術(shù)與水庫大壩專業(yè)知識的深度融合，以透徹感知、自主分析、自主饋控為基本運行模式，以透徹感知、全面互聯(lián)、深度融合、廣泛共享、智能應(yīng)用、泛在服務(wù)為重要特征，基于數(shù)據(jù)—機理—知識三元驅(qū)動，實現(xiàn)水庫大壩全生命周期安全與風(fēng)險的智能感知—融合—診斷—預(yù)警—決策—防控，顯著提升水庫大壩工程韌性。

智能大壩內(nèi)涵與基本運行模式

2.智能大壩內(nèi)涵

從目標(biāo)、維度、技術(shù)、功能與愿景5個角度對智能大壩內(nèi)涵進行詮釋。

（1）目標(biāo)

智能大壩以實現(xiàn)大壩“物理空間可視化、安全監(jiān)控智能化、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖形化、運行管理協(xié)同化”為具體功能目標(biāo)，建設(shè)“數(shù)字大壩、協(xié)同大壩、韌性大壩、綠色大壩、高效大壩、安全大壩”，顯著提升水庫大壩工程韌性，在更高水平上保障大壩安全運行和效益發(fā)揮。

（2）維度

智能大壩基于系統(tǒng)安全理念，跨越了空間、時間、用戶、業(yè)務(wù)4個維度。空間維度包括水庫大壩工程自身及上下游、左右岸影響區(qū)；時間維度跨越水庫大壩規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、蓄水運行、加固改造、降等報廢等全生命周期；用戶維度包括水行政主管部門、水庫大壩主管部門和運行管理單位、水庫功能受益對象等；業(yè)務(wù)維度包括工程安全運行、科學(xué)優(yōu)化調(diào)度、業(yè)務(wù)高效管理、風(fēng)險快速處置。

（3）技術(shù)

智能大壩建設(shè)涉及4大賦能體（系）與8項核心技術(shù)，即水庫大壩工程體、賦存環(huán)境數(shù)字體、矩陣管理智慧體、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，以及智能感知設(shè)備（傳感器）、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)。

（4）功能

智能大壩實現(xiàn)水庫大壩全生命周期橫向到邊、縱向到底全方位要素信息透徹感知、智能融合、智能監(jiān)管、智能調(diào)度、智慧運維；統(tǒng)籌上下游、左右岸，對大壩安全和災(zāi)變進行智能診斷和預(yù)警，對大壩運行風(fēng)險態(tài)勢進行智能辨識、決策與自主饋控。

（5）愿景

通過智能大壩建設(shè)與智能化改造，實現(xiàn)水庫大壩建設(shè)與安全管理理念和技術(shù)從數(shù)據(jù)到信息、從信息到知識、從知識到智能、從智能到智慧的轉(zhuǎn)變，使傳統(tǒng)大壩具備物聯(lián)感知、全要素表達、可視化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合供給、空間分析計算、模擬仿真推演、虛實交互，以及自我學(xué)習(xí)、自我優(yōu)化、自主診斷、自主饋控等多種能力。

3.智能大壩特征

（1）物理實體大壩和數(shù)字孿生大壩是基礎(chǔ)

物理實體大壩是水庫發(fā)揮防洪、灌溉、發(fā)電等綜合效益的物質(zhì)基礎(chǔ)，是工程建設(shè)和行業(yè)管理的具體對象，是現(xiàn)代化智能感知技術(shù)裝備的物理載體；數(shù)字孿生大壩是物理實體大壩的數(shù)字化映射，通過BIM、GIS、VR等技術(shù)，將工程實體、機械設(shè)備、監(jiān)測儀器等映射到三維數(shù)字化可視空間，實現(xiàn)水庫大壩建管業(yè)務(wù)及信息交互從紙面到屏幕、從二維到三維、從抽象靜態(tài)到形象動態(tài)的提升。

（2）全要素信息透徹感知與數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)任锫?lián)網(wǎng)技術(shù)集成應(yīng)用是關(guān)鍵

“天空地水工”全要素信息感知儀器設(shè)備是智能大壩的“感覺器官”和“信息終端”，實現(xiàn)大壩變形、應(yīng)力、滲流、溫度等監(jiān)測量，以及水情、雨情、旱情、地震等環(huán)境監(jiān)測量的全面實時感知。移動互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為海量監(jiān)測信息在智能大壩的“感知終端”和“大腦中樞”之間搭建高效互聯(lián)互通的信息高速公路，實現(xiàn)人-機-物高速率、低時延互聯(lián)。

（3）多源數(shù)據(jù)融合分析與大壩安全性態(tài)智能診斷及風(fēng)險自適應(yīng)預(yù)警和自主饋控是核心

大壩人工智能是人類為水庫大壩開發(fā)的“大腦中樞”，利用計算機模擬大壩工程師的邏輯思維和推理決策過程，通過深度學(xué)習(xí)，對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行融合分析；利用監(jiān)測數(shù)據(jù)、專業(yè)知識、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程經(jīng)驗對大壩安全性態(tài)進行智能診斷；通過仿真模擬對大壩全生命周期可能場景或極端工況下風(fēng)險演化進行數(shù)字化預(yù)演、自適應(yīng)預(yù)警和自主饋控。

（4）建設(shè)和運行管理的精準(zhǔn)化智慧化決策是標(biāo)志

智能大壩能夠在學(xué)習(xí)、推理、預(yù)演基礎(chǔ)上，對大壩建設(shè)和運行管理進行智慧決策，建設(shè)期能夠?qū)炷琳駬v、土石料碾壓、壩基灌漿、混凝土溫控等重要過程及施工進度進行精準(zhǔn)化監(jiān)控；運行期對水庫大壩安全性態(tài)進行透徹感知和智能診斷，對調(diào)度運用、維修養(yǎng)護、更新改造、功能提升、隱患治理、風(fēng)險防控等作出科學(xué)判斷和優(yōu)化決策，并反饋給設(shè)備管理人員，通過合理權(quán)限分配，實現(xiàn)閘門自動控制、隱患智能處理、預(yù)警信息發(fā)布、預(yù)案迭代優(yōu)化、風(fēng)險自主防范等功能。

智能大壩建設(shè)進展及面臨的挑戰(zhàn)

1.建設(shè)進展

利用新一代信息技術(shù)改造升級傳統(tǒng)水利基礎(chǔ)設(shè)施，促進水利新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，是國家和行業(yè)重點推進的工作任務(wù)，也是行業(yè)學(xué)者關(guān)注和研究的焦點。2023年5月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》，明確全面推動水網(wǎng)工程數(shù)字化智能化建設(shè)，提升調(diào)度管理智能化水平，打造全覆蓋、高精度、多維度、保安全的水網(wǎng)監(jiān)測體系。水利部也相繼印發(fā)《水利部關(guān)于印發(fā)加快推進新時代水利現(xiàn)代化的指導(dǎo)意見的通知》（水規(guī)計〔2018〕39號）、《關(guān)于大力推進智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》（水信息〔2021〕323號）、《水利部關(guān)于加快構(gòu)建現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣的指導(dǎo)意見》（水運管〔2023〕248號）、《水利部印發(fā)〈關(guān)于推進水利工程建設(shè)數(shù)字孿生的指導(dǎo)意見〉的通知》（水建設(shè)〔2024〕93號）等系列文件，以提升水利工程建設(shè)全要素、全過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理能力。智能大壩建設(shè)與智能化升級改造依賴于多種前沿技術(shù)創(chuàng)新突破和集成應(yīng)用，近年來，通過積極推進水利信息化、智慧水利、數(shù)字孿生水利建設(shè)等相關(guān)工作，大壩智能建造、智能感知、智能預(yù)警、智能監(jiān)控、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等領(lǐng)域研究及應(yīng)用取得明顯進展。

（1）智能建造方面

隨著大壩工程建設(shè)規(guī)模與難度逐漸加大，數(shù)字化、信息化和智能化的工程建設(shè)管理需求日趨迫切。智能建造技術(shù)的引入，不僅提高了大壩建設(shè)的質(zhì)量與效率，更在施工安全性、環(huán)境友好性等方面帶來了顯著提升。大壩智能建造技術(shù)的發(fā)展主要可以歸納為理論、技術(shù)、方法、設(shè)備4個方面。

理論層面，融合在線監(jiān)測與仿真技術(shù)實現(xiàn)建造過程中大壩性態(tài)的實時分析和調(diào)控，成為提高大壩安全性和降低風(fēng)險的有效手段，形成了基于感知—分析—控制閉環(huán)控制理念的智能建造理論。

技術(shù)層面，通過融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建立了智能監(jiān)控系統(tǒng)，同時提出了材料生產(chǎn)、澆筑、振搗、壓實、灌漿等質(zhì)量評估系統(tǒng)；基于數(shù)字孿生技術(shù)與Unity可視化展示平臺等實現(xiàn)了對大壩施工全過程的可視化動態(tài)展示；通過集成信息技術(shù)和工程管理理論提出了智能施工管理技術(shù)，實現(xiàn)施工過程的智能調(diào)度。

方法層面，結(jié)合智能監(jiān)控系統(tǒng)獲取的材料信息，提出基于多源信息融合驅(qū)動的壩料物理力學(xué)模型識別與參數(shù)綜合反演技術(shù)，并研發(fā)了智能決策模塊，為現(xiàn)場科學(xué)、高效的施工管理提供了有效手段。

設(shè)備層面，近年來發(fā)展較為成熟的智能施工機械通過配備各種傳感系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和集成智能算法的控制系統(tǒng)等，完成自動定位、現(xiàn)場環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動施工動作執(zhí)行等任務(wù)；研發(fā)了集成環(huán)境信息監(jiān)測設(shè)備、控制參數(shù)計算的理論模型和反饋控制系統(tǒng)的噴霧、溫控等裝備系統(tǒng)，實現(xiàn)對控制參數(shù)的智能化動態(tài)控制，并在烏東德水電站和白鶴灘水電站等智能建造過程中成功應(yīng)用。需要指出的是，智能建造的大壩并不一定是智能大壩，但可以為智能大壩建設(shè)奠定良好物理實體基礎(chǔ)。

（2）智能感知方面

多源信息透徹智能感知是實現(xiàn)水庫大壩數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化運行管理的基礎(chǔ)，通過衛(wèi)星遙感、人工智能等新技術(shù)，無人機、無人船、水下機器人等新裝備新技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建覆蓋水庫上下游、左右岸的“天空地水工”全天候動態(tài)監(jiān)控體系，可為實現(xiàn)水庫運行管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成、全面提升水庫工程全要素風(fēng)險感知與防控能力提供重要技術(shù)支撐。在大尺度監(jiān)測技術(shù)與裝備方面，綜合應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)可實現(xiàn)對庫區(qū)、下游河道等區(qū)域地表環(huán)境和時空變化的大范圍、長時序動態(tài)監(jiān)測；在中小尺度監(jiān)測技術(shù)與裝備方面，研發(fā)應(yīng)用了一批新型監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備，包括智能感知終端、無人機、無人船等。通過加強窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）、5G等新一代物聯(lián)通信技術(shù)及智能感知、控制執(zhí)行和精準(zhǔn)計量等設(shè)備的應(yīng)用，提升傳統(tǒng)安全監(jiān)測手段的自動化、智能化水平；在深水探測技術(shù)與裝備方面，我國自主研發(fā)的大壩深水檢測專用載人潛水器“禹龍?zhí)枴背晒ν黄屏?00m級深水環(huán)境大壩安全保障技術(shù)難題，重點解決了載人潛水器作業(yè)固定、水下定位、作業(yè)工具搭載、低能見度探測、安全防護、寬視野觀察窗研制等技術(shù)難題；在全要素數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)底板構(gòu)建方面，匯集工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、“天空地水工”全天候動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)以及跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)，構(gòu)建水庫全要素信息數(shù)據(jù)底板，實現(xiàn)工程多源信息的透徹感知。

（3）智能預(yù)警方面

通過實時監(jiān)測水位、降雨量、滲流、應(yīng)力、沉降等關(guān)鍵物理量，及時發(fā)現(xiàn)工程潛在風(fēng)險和異常情況，進一步預(yù)測可能發(fā)生的險情，如洪水、滑坡和結(jié)構(gòu)損壞等，并實現(xiàn)風(fēng)險智能預(yù)警，為應(yīng)急決策提供科學(xué)依據(jù)。

在雨水情監(jiān)測預(yù)報“三道防線”構(gòu)建方面，隨著數(shù)字孿生技術(shù)的推廣應(yīng)用，在數(shù)字孿生場景中接入或疊加雨量和洪水預(yù)報成果展示功能不斷完善。在智能診斷模型與動態(tài)預(yù)警體系構(gòu)建方面，融合工程全生命周期內(nèi)“天空地水工”全天候智能監(jiān)控系統(tǒng)匯集的全要素信息，充分挖掘工程設(shè)計、建設(shè)、運行期信息特征并實現(xiàn)全生命周期數(shù)據(jù)互饋，基于數(shù)字孿生平臺形成了大數(shù)據(jù)環(huán)境下大壩安全性態(tài)的數(shù)據(jù)-機理雙驅(qū)動智能融合及診斷方法與模型。在仿真預(yù)演與系統(tǒng)研發(fā)方面，通過構(gòu)建具備正反向推演功能的全過程、多情景模擬仿真預(yù)演體系對預(yù)報場景進行前瞻預(yù)演，為調(diào)度方案優(yōu)選、應(yīng)急預(yù)案制定提供科學(xué)依據(jù)。在應(yīng)急預(yù)案迭代優(yōu)化方面，數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案可為快速應(yīng)急搶險調(diào)度提供決策支持，通過結(jié)構(gòu)化、模塊化應(yīng)急預(yù)案基礎(chǔ)要素，如組織機構(gòu)、預(yù)警與預(yù)防機制等，融合水庫防洪調(diào)度方案和風(fēng)險人口及社會經(jīng)濟熱力圖分析成果等進行模擬仿真，快速生成匹配當(dāng)前情景的應(yīng)急指令群，作為進一步動態(tài)模擬和迭代優(yōu)化的基礎(chǔ)，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的數(shù)字化、矢量化、結(jié)構(gòu)化處理。

（4）智能監(jiān)管方面

智能大壩建設(shè)通過融合新一代信息化技術(shù)及專業(yè)知識實現(xiàn)大壩安全性態(tài)的透徹感知、自主分析、自主饋控及大壩全生命周期智能監(jiān)控，建設(shè)大壩智能監(jiān)管平臺，集成實時監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報、智能決策及信息共享等功能，為應(yīng)對突發(fā)事件中大壩風(fēng)險智能防控提供技術(shù)支撐。

在智能監(jiān)管模式方面，針對大壩監(jiān)管信息異構(gòu)性強的問題，建立了信息分類標(biāo)準(zhǔn)及模型，實現(xiàn)監(jiān)管信息的標(biāo)準(zhǔn)化管理；建立了全國水庫大壩安全信息采集上報與共享體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分析、應(yīng)用和水庫大壩安全管理的規(guī)范化、精細化、智能化；初步構(gòu)建了“法規(guī)制度為依據(jù)、監(jiān)管機制為保障、監(jiān)管體制為支撐、監(jiān)管措施為抓手”的智能監(jiān)管模式與機制；建立了管理評估標(biāo)準(zhǔn)及分級預(yù)警指標(biāo)體系、大壩安全技術(shù)手冊質(zhì)量智能評估方法及系統(tǒng)等。在動態(tài)智能監(jiān)管方法與技術(shù)方面，在大壩安全智能監(jiān)管模式框架下，基于監(jiān)管異構(gòu)信息標(biāo)準(zhǔn)化成果，采用關(guān)聯(lián)、聚類等方法挖掘識別大壩安全監(jiān)管潛在風(fēng)險并實現(xiàn)定量化分析，為提出針對性監(jiān)管措施提供依據(jù)，建立適用于不同階段、不同風(fēng)險等級的大壩智能動態(tài)監(jiān)管方法。在智能監(jiān)管平臺建設(shè)方面，圍繞管理監(jiān)督、安全預(yù)警、應(yīng)急決策三個環(huán)節(jié)，構(gòu)建水庫大壩安全信息共享與多維協(xié)同監(jiān)管云服務(wù)架構(gòu)，包括智能監(jiān)管、智能預(yù)警及智能決策系統(tǒng)。

（5）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面

為充分發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)性、基礎(chǔ)性、保障性作用，以構(gòu)建面向發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系為目標(biāo)，加強衛(wèi)星遙感、智能巡檢、無人機與水下機器人等新技術(shù)應(yīng)用，水利部新修訂的《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系表》中，將智能化施工技術(shù)作為功能序列“施工與安裝”的重要內(nèi)容，同時形成國家水網(wǎng)工程智能化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、大壩安全智能監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則等31項智能大壩建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃。但上述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出臺尚待時日，智能大壩建設(shè)與智能化改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建立依舊任重道遠。

2.面臨的問題與挑戰(zhàn)

相較于智慧城市、智能電網(wǎng)、智能交通、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的快速發(fā)展，智能大壩建設(shè)特別是傳統(tǒng)大壩智能化升級改造，在理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、儀器裝備、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面尚存以下突出問題與挑戰(zhàn)。

（1）統(tǒng)籌全生命周期的智能大壩建設(shè)理念方法與技術(shù)體系尚待構(gòu)建

智能大壩是蘊含新一代發(fā)展理念的大壩發(fā)展形態(tài)，而統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、蓄水、運行、加固、改造、退役等全生命周期建設(shè)運行安全保障的智能建設(shè)尚處在理論探索階段，特別是面廣量大的已建水庫大壩信息化基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，建設(shè)信息缺失，運行期監(jiān)測數(shù)據(jù)匱乏，難以支撐大壩安全智能診斷與協(xié)同管理，智能化改造的理論、方法與技術(shù)缺少實踐探索經(jīng)驗，統(tǒng)籌水庫大壩全生命周期的智能大壩建設(shè)理念方法與技術(shù)體系亟待構(gòu)建。

（2）智能大壩建設(shè)關(guān)鍵核心技術(shù)亟待攻關(guān)突破

在大壩透徹感知體系構(gòu)建方面，涵蓋監(jiān)測、檢測、探測等全要素的透徹感知體系尚未建立，相應(yīng)的感知設(shè)備布設(shè)方法與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全，多源感知要素數(shù)據(jù)治理融合度較低，無法實現(xiàn)關(guān)鍵要素時間連續(xù)和空間全面的透徹感知；在大壩安全性態(tài)智能診斷、預(yù)警與饋控方面，尚存在多源多模態(tài)數(shù)據(jù)相互融合技術(shù)缺乏，數(shù)據(jù)、機理及知識的相互協(xié)同性不強，面向結(jié)構(gòu)性態(tài)演變、環(huán)境變化等復(fù)雜環(huán)境條件下的安全性態(tài)自診斷和自適應(yīng)預(yù)警能力不足等問題。如何通過理論與方法創(chuàng)新，將傳統(tǒng)壩工技術(shù)與新一代信息技術(shù)和前沿技術(shù)充分融合，全面感知水庫大壩全天候、全要素、全周期多源信息，通過數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)大壩安全與風(fēng)險的智能診斷—預(yù)警—決策—防控關(guān)鍵技術(shù)仍需進一步深入研究。

（3）智能大壩建設(shè)管理全鏈條關(guān)鍵儀器裝備亟待自主研發(fā)

智能大壩透徹感知體系是包括“天空地水工”監(jiān)測、檢測與探測等全要素感知信息深度融合的體系，可靠的儀器裝備是透徹感知的關(guān)鍵，現(xiàn)有埋入式大壩安全監(jiān)測儀器以弦式、差阻式、電容式等為主，長期穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性、觀測精度難以滿足復(fù)雜運行環(huán)境下大壩安全風(fēng)險早期精準(zhǔn)識別的需求，一旦發(fā)生損壞，往往難以及時修復(fù)更新，無法保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的時空連續(xù)性。現(xiàn)地終端功能不足，數(shù)據(jù)缺失防控與儀器故障修復(fù)技術(shù)尚不健全，難以支撐智能大壩透徹感知體系建設(shè)。同時，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的大壩智能建造裝備，以及大壩深水長距離檢測與修補加固裝備、深埋隱伏病害無損檢測與處置裝備還存在關(guān)鍵短板。如何通過自主研發(fā)全鏈條關(guān)鍵儀器裝備，進一步提升水庫大壩信息感知、性能仿真、智能診斷、智能維護等全覆蓋業(yè)務(wù)領(lǐng)域智能化水平有待深入研究。

（4）支撐智能大壩建設(shè)和智能化改造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系亟待加速建立

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是推動智能大壩建設(shè)與傳統(tǒng)大壩智能化改造布局的重要支撐，是引導(dǎo)智能大壩規(guī)?；瘧?yīng)用和技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)集群建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。盡管水利部新修訂的《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系表》將國家水網(wǎng)工程智能化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、大壩安全智能監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則等31項智能大壩建設(shè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)列入其中，但標(biāo)準(zhǔn)制修訂需要相關(guān)研究基礎(chǔ)與應(yīng)用實踐支撐，距離上述標(biāo)準(zhǔn)出臺仍有相當(dāng)長時間，科學(xué)、合理、可行的智能大壩建設(shè)與智能化改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系亟待加速建立。

智能大壩建設(shè)的發(fā)展路徑

智能大壩建設(shè)和傳統(tǒng)大壩智能化改造應(yīng)以提升工程韌性、支撐水庫大壩高質(zhì)量發(fā)展與高水平安全為統(tǒng)領(lǐng)，以推動數(shù)智賦能、應(yīng)用至上為核心，錨定數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展主線，堅持目標(biāo)導(dǎo)向、需求牽引，統(tǒng)籌謀劃，整體推進。

1.加強頂層設(shè)計，明確發(fā)展階段和實施路徑

智能大壩的頂層設(shè)計是引領(lǐng)智能大壩的技術(shù)框架、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容、推進模式及保障機制的基礎(chǔ)，具體實施路徑是保障智能大壩建設(shè)與智能化改造有序推進和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。一是遵循新階段水利新質(zhì)生產(chǎn)力、水利高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全基本要求，強化傳統(tǒng)壩工技術(shù)與新一代信息技術(shù)和前沿技術(shù)的深度融合，開展多學(xué)科多技術(shù)聯(lián)合科技攻關(guān)，破解智能大壩建設(shè)與智能化改造關(guān)鍵技術(shù)瓶頸與裝備瓶頸；二是基于智能感知—融合—診斷—預(yù)警—決策—防控全鏈條技術(shù)路線，在全國范圍有序推進“數(shù)字大壩、協(xié)同大壩、韌性大壩、綠色大壩、高效大壩、安全大壩”建設(shè)；三是統(tǒng)籌考慮功能需求與技術(shù)創(chuàng)新進展，分階段穩(wěn)步推進，在應(yīng)用中不斷迭代升級。

2.加快構(gòu)建智能大壩建造與智能化改造理論體系

加快構(gòu)建集“多維度信息感知、多目標(biāo)智能決策、多要素實時控制”為一體的智能大壩建設(shè)與智能化改造理論方法體系，涵蓋智能感知、智能仿真、智能診斷、智能預(yù)警、智能調(diào)度、智慧運維、自主饋控等全鏈條業(yè)務(wù)需求，為實現(xiàn)設(shè)計、施工、運行全過程中施工要素、材料性能、結(jié)構(gòu)性態(tài)、風(fēng)險演化等因素的綜合智能調(diào)控，解決大壩結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)調(diào)控、生命期安全性能評估、風(fēng)險預(yù)測預(yù)警難題，實現(xiàn)“高質(zhì)、高效、安全、綠色”智能建設(shè)目標(biāo)提供理論基礎(chǔ)。

3.加快推進大壩透徹感知體系建設(shè)

（1）提升大壩智能監(jiān)（檢）測技術(shù)裝備自主研發(fā)能力

構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測網(wǎng)，融合三維可視化技術(shù)，采用智能優(yōu)化算法，實現(xiàn)大壩智能感知體系優(yōu)化設(shè)計。融合高精度感知、抗電磁抗干擾技術(shù)以及精密制造工藝，加快大壩智能傳感器研發(fā)，實現(xiàn)傳感器與專用微型處理器的結(jié)合，研制高精度、抗干擾且集自診斷、自校準(zhǔn)、功耗管理、數(shù)據(jù)處理等功能的一體化智能傳感器，增加傳統(tǒng)傳感器不具備的自動校零、漂移補償、傳感單元過載防護、數(shù)采模式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析等功能。研發(fā)集成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立大壩綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)傳感網(wǎng)絡(luò)體系，構(gòu)建感知節(jié)點的數(shù)字孿生系統(tǒng)，實現(xiàn)智能傳感器與數(shù)字孿生技術(shù)的多效結(jié)合。研發(fā)多源數(shù)據(jù)智能采集、冗余存儲與多信道自適應(yīng)通信和智能感知預(yù)警的現(xiàn)地終端裝備。

（2）提升大壩風(fēng)險智能感知與處置決策水平

研發(fā)基于大測深探地雷達、分布式電法等技術(shù)的大壩病害智能外檢測技術(shù)裝備；積極推動新一代人工智能在風(fēng)險感知和智能診斷技術(shù)中的應(yīng)用，開發(fā)智能算法，感知監(jiān)測數(shù)據(jù)中的異常信息和風(fēng)險特征，提升水庫大壩潛在風(fēng)險辨識與量化評估能力；開發(fā)極端情況下的智能預(yù)測與預(yù)警系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)處理自主分析能力和自動響應(yīng)效率，提升風(fēng)險處置智能決策技術(shù)能力。

4.加快推進智能大壩建設(shè)成套技術(shù)裝備研發(fā)

（1）推進大壩智能建造與智能化改造技術(shù)革新

加快物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與綠色施工技術(shù)的融合，提升技術(shù)適應(yīng)性與可靠性，提高施工全過程自動化技術(shù)集成率。構(gòu)建大壩建設(shè)多源信息感知體系，實現(xiàn)大壩建造過程信息感知的精準(zhǔn)性與實時性。研發(fā)新型加固材料，創(chuàng)新加固技術(shù)，優(yōu)化改造方案，提高已建壩結(jié)構(gòu)強度，強化服役性態(tài)。通過智能化改造，開展已建壩智能傳感監(jiān)測體系建設(shè)，推動傳統(tǒng)已建壩信息化、數(shù)字化提檔升級。

（2）加快大壩智能建造新技術(shù)新裝備研發(fā)

發(fā)展適用于高寒高海拔地區(qū)深厚覆蓋層和軟巖地基的筑壩技術(shù)，以及嚴酷環(huán)境下耐久性混凝土、特大型堆積體利用、高陡邊坡穩(wěn)定控制、大型棄渣場利用與安全控制等關(guān)鍵技術(shù)。研發(fā)深埋長隧洞勘測、高機動性地球物理探測、高架大跨度渡槽震災(zāi)防控技術(shù)與裝備，以及新型高效破巖與刀盤卡機快速脫困技術(shù)，高地?zé)帷⒏叩貞?yīng)力、多斷層破碎帶等復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋長隧洞鉆爆法、TBM法智能安全高效掘進技術(shù)與裝備。

（3）迭代優(yōu)化大壩智能建造可視化仿真平臺

發(fā)展國產(chǎn)三維可視化圖形設(shè)計軟件，研究高效高精度的三維可視化技術(shù)。整合微觀材料性能到宏觀結(jié)構(gòu)行為的多尺度仿真模型與仿真結(jié)果，利用數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)大壩虛擬規(guī)劃與場景預(yù)演、施工仿真模型的智能更新、施工方案的智能優(yōu)化與反饋控制等技術(shù)更新，實現(xiàn)對大壩建設(shè)進度和質(zhì)量的動態(tài)控制，解決由大壩建設(shè)過程中的隨機性和不確定性造成的施工進度和質(zhì)量控制難度大等問題。開發(fā)高效直觀的人機交互界面，實現(xiàn)協(xié)作設(shè)計和決策的便捷性。

（4）加強筑壩材料科技創(chuàng)新

研發(fā)適用于廣泛環(huán)境條件的高耐久、高強度、優(yōu)異抗?jié)B性和抗裂性的新型混凝土材料和其他筑壩材料。開展生態(tài)環(huán)境友好型材料研究，提高工業(yè)副產(chǎn)品和廢料的利用率，利用現(xiàn)代納米和生物技術(shù)手段，改善傳統(tǒng)建筑材料的力學(xué)性能和耐久性。促進材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息技術(shù)等多學(xué)科交叉，建立和完善新型材料性能評估和檢測體系。

5.加快構(gòu)建大壩智能診斷與智慧運維技術(shù)體系

（1）建立大壩運維期智能化預(yù)測算法

基于大數(shù)據(jù)分析與機器學(xué)習(xí)等智能算法，開發(fā)基于大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度分析模型，實時評估大壩結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，實現(xiàn)復(fù)雜外荷載作用下水庫大壩力學(xué)響應(yīng)與災(zāi)變過程仿真。開發(fā)基于物理模型和歷史數(shù)據(jù)的大壩老化與壽命預(yù)測模型，構(gòu)建大壩滲流與裂縫發(fā)展預(yù)測模型，對潛在安全隱患進行早期識別，提升水庫大壩風(fēng)險智能預(yù)警和自主饋控水平。

（2）發(fā)展大壩安全智能診斷預(yù)警模擬方法

開發(fā)基于物理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的預(yù)測工具，結(jié)合大壩的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，對大壩的運行狀態(tài)進行智能預(yù)測。利用災(zāi)變模擬結(jié)果進行水庫大壩風(fēng)險評估，分析可能的損害模式和失效機制，為智慧決策提供科學(xué)依據(jù)?；诒O(jiān)測風(fēng)險閾值，建立自動預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)自動觸發(fā)預(yù)警和啟動應(yīng)急響應(yīng)程序。

（3）建立大壩智慧運維技術(shù)體系

研發(fā)“天空地水工”智能監(jiān)測數(shù)據(jù)融合與治理技術(shù)，開發(fā)基于大數(shù)據(jù)及機器學(xué)習(xí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)異常識別技術(shù)、多源多時空監(jiān)測數(shù)據(jù)融合治理模型，開發(fā)水庫大壩智慧運維管理平臺，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、預(yù)警信息、操作日志、維護記錄、安全檢查報告智能處理，利用監(jiān)測與預(yù)測分析結(jié)果提供操作建議、維護措施和風(fēng)險處置策略。

（4）研發(fā)大壩運行風(fēng)險態(tài)勢智能感知與智能饋控平臺

研究大壩風(fēng)險全天候感知信息傳輸、存儲、融合方法，構(gòu)建大壩空間數(shù)字化映射場景，明晰風(fēng)險饋控協(xié)同模式，建立大壩運行風(fēng)險態(tài)勢的智能感知與智能饋控協(xié)同平臺，實現(xiàn)大壩全生命周期安全與風(fēng)險智能感知—融合—診斷—預(yù)警—決策—防控閉環(huán)管理。

6.加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與示范引領(lǐng)，推進智能大壩建設(shè)與智能化改造先行先試

選取建設(shè)條件充分、建設(shè)需求明確、功能發(fā)揮顯著的工程開展先行先試工作，包括新建智能大壩和在役大壩的智能化升級改造，探索與技術(shù)相適應(yīng)的工程建設(shè)運維管理體系，加強試點項目建設(shè)成效的考核與總結(jié)，提煉可復(fù)制、可推廣的成功模式和技術(shù)成果，為后續(xù)的迭代改進提供依據(jù)，引導(dǎo)其他大壩工程向智能大壩發(fā)展。

圍繞智能大壩建設(shè)目標(biāo)與建設(shè)原則，在總結(jié)先行先試建設(shè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，面向智能大壩設(shè)計、施工、改造、加固、評價、水文、監(jiān)測、檢測、信息化等全生命周期、全業(yè)務(wù)流程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，強化新一代信息技術(shù)、前沿技術(shù)與壩工知識的深度融合，創(chuàng)建能夠有效支撐智能大壩建設(shè)和智能化改造的法規(guī)制度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，分類、分等、分層、分級構(gòu)建智能大壩建設(shè)與更新改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范體系，涵蓋工程建設(shè)方法、數(shù)據(jù)采集與感知、數(shù)據(jù)處理與分析、智能控制系統(tǒng)、安全防護與監(jiān)測等方面，滿足建設(shè)質(zhì)量、軟硬件開放兼容需要，支撐智能大壩技術(shù)的全面推廣實施和不斷迭代優(yōu)化。加強政府引導(dǎo)與業(yè)務(wù)相關(guān)學(xué)（協(xié)）會制定標(biāo)準(zhǔn)之間的統(tǒng)籌推進和協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建政府主導(dǎo)建設(shè)、業(yè)務(wù)相關(guān)方（市場）自主培育的標(biāo)準(zhǔn)體系，鼓勵產(chǎn)學(xué)研用各方依托社會組織制定團體標(biāo)準(zhǔn)，推動智能大壩建設(shè)技術(shù)在設(shè)計建造運維全過程全局一體化、規(guī)范化應(yīng)用。

結(jié)語

在變化環(huán)境和強人類活動背景下，提升水庫大壩工程韌性以應(yīng)對極端事件影響，對在更高水平上保障大壩安全運行和效益發(fā)揮至關(guān)重要。智能大壩作為實現(xiàn)庫壩系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、蓄水運行、加固改造等全生命周期的立體化感知、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、智能化決策及協(xié)同化管理的重要載體，是提升水庫大壩工程韌性、促進水利新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵手段。

智能大壩建設(shè)與水庫大壩智能化改造依賴于新一代信息技術(shù)和前沿技術(shù)的創(chuàng)新突破與集成應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大壩建設(shè)、運行、改造過程的優(yōu)化升級，也將促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈條的重構(gòu)升級，形成新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置，進而催生新質(zhì)生產(chǎn)力。本文從提升水庫大壩工程韌性角度出發(fā)提出了智能大壩的概念內(nèi)涵，歸納了智能大壩的主要特征；從智能建造、感知、預(yù)警、監(jiān)管、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面總結(jié)了智能大壩建設(shè)與研究現(xiàn)狀，以及面臨的問題與挑戰(zhàn)。此外，從幾方面提出了智能大壩建設(shè)發(fā)展路徑：加強頂層設(shè)計，科學(xué)謀劃智能大壩建設(shè)規(guī)劃與實施路徑；加快構(gòu)建智能大壩建造與智能化改造理論體系；加強科技創(chuàng)新，組織開展智能大壩建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備攻關(guān)，支撐透徹感知體系以及智能診斷、智能預(yù)警、智慧運維、智慧決策系統(tǒng)平臺構(gòu)建；加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與示范引領(lǐng)，推進智能大壩建設(shè)與智能化改造先行先試等。

Abstract: In recent years, extreme precipitation events occurred frequently that have overturned traditional knowledge, posing a serious threat to the safety of reservoir and dam in flood season. The happening of floods and dam failures worldwide require higher resilience. The leap forward development of new information technology, such as mobile Internet, big data, cloud computing, Internet of Things and artificial intelligence, provides an opportunity for reform of dam safety management with digital, networked and intelligent systems. Application of these technologies to modernize reservoir and dam shall provide a solution for building resilience and risk reduction. From the perspective of enhancing reservoir and dam resilience, introductions are made on definition, connotation, and characteristics of intelligent dam, current research and construction status, problems and challenges, as well as key issues need to be addressed in the construction of intelligent dams. Firstly, we need to strengthen top-level design, planning and implementation path, and accelerates establishment of a theoretical system for intelligent dam construction. Secondly, we need to boost technological innovation in the development of technology and research, create a clear perception system, as well as intelligent diagnosis, intelligent warning, intelligent operation and maintenance, and intelligent decision-making system platform. Thirdly, we need to form technical standard system, take lead with pilot and rehabilitation projects, and provide a path for intelligent dam construction.

Keywords: intelligent dam; resilience reinforcement; clear perception; intelligent diagnosis; intelligent warning; smart decision-making; independent feedback control

本文引用格式：

盛金保，李宏恩，王芳.智能大壩建設(shè)與韌性提升發(fā)展路徑研究[J].中國水利，2024（24）：68-77.

封面攝影｜段萬卿

責(zé)編李盧祎

校對董林玥

審核王慧

監(jiān)制軒瑋

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