隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源日益緊缺，水利水電工程的發(fā)展前景廣闊。在可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字化、智能化、高效節(jié)能將有極致的發(fā)展趨勢(shì)。

在未來(lái)，水利水電工程將更加注重可持續(xù)發(fā)展，即既滿(mǎn)足人類(lèi)的水電需求，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障水資源的可持續(xù)利用。也將向著數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，提高生產(chǎn)效率和管理水平。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)，降低能源消耗和環(huán)境污染，高效節(jié)能優(yōu)化。

水電站建筑物包括：壩、水閘等擋水建筑物；溢洪道、溢流壩、泄水孔等排泄多余水量的泄水建筑物；為發(fā)電取水的進(jìn)水口；由進(jìn)水口至水輪機(jī)的水電站引水建筑物；為平穩(wěn)引水建筑物的流量和壓力變化而設(shè)置的平水建筑物（調(diào)壓室、前池）以及水電站廠房、尾水道、水電站升壓開(kāi)關(guān)站等。

數(shù)字化水電站作為目前實(shí)現(xiàn)水電站的智能感知、智能控制、智能運(yùn)維和智能決策的重要途徑。圖撲數(shù)字孿生技術(shù)將水電站廠房、生態(tài)魚(yú)道、泄洪閘門(mén)等進(jìn)行數(shù)字孿生，在云上打通虛擬和現(xiàn)實(shí)。集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)中傳感器采集的不同方面數(shù)據(jù)（例如生物信息、氣象信息、水位水頭信息、閘門(mén)啟閉耗時(shí)、泄洪閘門(mén)開(kāi)度等），然后通過(guò)接口的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接。虛擬模型可用于運(yùn)行模擬和研究性能，可以將研究結(jié)果用于水電站運(yùn)行效率的提升。

通過(guò)智能感知、智能控制等技術(shù)的應(yīng)用，水電站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，提高水電站的安全性和穩(wěn)定性。

水電項(xiàng)目會(huì)影響上游和下游的水生生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)建造人工繁殖放流（如增殖站）、過(guò)魚(yú)設(shè)施（工程補(bǔ)償措施，如魚(yú)道等）、自然保護(hù)區(qū)或其它補(bǔ)救措施維護(hù)生態(tài)平衡。通過(guò) Hightopo 構(gòu)建的可視化魚(yú)道模塊，清晰地展示出魚(yú)道外觀、結(jié)構(gòu)、過(guò)魚(yú)種類(lèi)、洄游路線(xiàn)，讓人了解魚(yú)道的構(gòu)造和運(yùn)行原理。

魚(yú)道由進(jìn)口、槽身、出口和誘魚(yú)補(bǔ)水系統(tǒng)組成，進(jìn)口多布置在水流平穩(wěn)且有一定水深的岸邊或電站、溢流壩出口附近。槽身橫斷面為矩形，用隔板將水槽上、下游的水位差分成若干個(gè)小的梯級(jí)，板上設(shè)有過(guò)魚(yú)孔。通過(guò)圖撲智慧水利水電的生態(tài)信息數(shù)據(jù)面板，查看魚(yú)道水位、流速、過(guò)魚(yú)量、水溫等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)關(guān)注魚(yú)道生態(tài)。

水電站水庫(kù)能發(fā)揮滯洪和蓄洪作用。在水庫(kù)溢洪道設(shè)置閘門(mén)，通過(guò)改變閘門(mén)開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)下泄流量的大小。由于有閘門(mén)控制，防洪限制水位可以高出溢洪道堰頂，并在泄洪過(guò)程中隨時(shí)調(diào)節(jié)閘門(mén)開(kāi)啟度來(lái)控制下泄流量，達(dá)到滯洪目的。蓄在水庫(kù)的一部分洪水可在枯水期有計(jì)劃地用于興利需要?？芍庇^地查看大壩主體數(shù)個(gè)泄洪閘門(mén)實(shí)時(shí)的啟閉狀態(tài)，輔以氣象信息、水位信息數(shù)據(jù)顯示，幫助集控中心的人員在汛期及時(shí)作出決策。

水輪機(jī)三維仿真動(dòng)畫(huà)的制作需要準(zhǔn)備許多素材，比如所有零件的零件圖、三維圖、動(dòng)畫(huà)背景等。通過(guò)圖撲的專(zhuān)業(yè)建模與渲染引擎技術(shù)制作機(jī)組仿真場(chǎng)景，模型精度高。1:1 還原機(jī)組設(shè)備主要部件的拆解與組裝原理，可對(duì)工作人員進(jìn)行產(chǎn)品組裝、拆分、維修培訓(xùn)。平面圖、塑料靜態(tài)模型或者到水電站實(shí)地參觀都無(wú)法使人直觀、簡(jiǎn)單、全面、系統(tǒng)的了解水輪機(jī)內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)組成以及工作原理。

優(yōu)化了水電站的管理模式數(shù)字化水電站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，提高了水電站的管理效率和水平，優(yōu)化了水電站的管理模式。對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和管理，優(yōu)化水電站的運(yùn)行效率和性能，降低水電站的運(yùn)行成本。

大型水電站都具有裝機(jī)容量大的特點(diǎn)，影響著區(qū)域供電。一旦站內(nèi)的水庫(kù)、大壩（含副壩）、發(fā)電廠房、引水渠等發(fā)生故障，將造成大面積停電，嚴(yán)重影響社會(huì)的和諧穩(wěn)定。圖撲水電站的智慧安防系統(tǒng)關(guān)聯(lián)站內(nèi)監(jiān)控信號(hào)源，顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控畫(huà)面，對(duì)區(qū)域闖入、煙火、故障等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障站內(nèi)設(shè)施設(shè)備的良好運(yùn)行。3D 場(chǎng)景內(nèi)圖標(biāo)可點(diǎn)擊查看相應(yīng)監(jiān)控畫(huà)面、人員名稱(chēng)、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警詳情。

2D 界面標(biāo)注了攝像頭分布情況、視頻統(tǒng)計(jì)、行為分析報(bào)警、站內(nèi)人員分布、人員報(bào)警等信息。通過(guò)圖撲可視化系統(tǒng)，可將視頻監(jiān)控系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、智能一卡通系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、作業(yè)過(guò)程管理系統(tǒng)、周界水域偵測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)等進(jìn)行融合管理。

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)水電站的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障診斷和維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，提高了水電站的運(yùn)維效率和水平。將 GIS 創(chuàng)新融入圖撲中，為可視化賦予更強(qiáng)大的地理智慧。支持接入多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，標(biāo)注各個(gè)水電站位置信息，即時(shí)還原高精度真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)。通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等感知設(shè)備對(duì)水電站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，以及對(duì)水文、水能等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了水電站的感知能力。

采集江河流域范圍內(nèi)的 DOM（數(shù)字正射影像）和 DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)，以真實(shí)的城市河道現(xiàn)狀信息和周邊景物信息為依據(jù)，對(duì)河道、河底的三維空間數(shù)據(jù)進(jìn)行三維幾何建模；然后疊加精細(xì)建模的水電站模型，并進(jìn)行渲染優(yōu)化；最后采用顯示列表、紋理優(yōu)先級(jí)、細(xì)節(jié)層級(jí)模型（LOD）等圖撲渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維河流實(shí)時(shí)逼真的虛擬場(chǎng)景顯示，并提供豐富的人機(jī)交互手段。

水力發(fā)電與航運(yùn)、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系，讓水力資源得到最大利用。未來(lái)，水電站的自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化等也將進(jìn)一步完善推廣；發(fā)展遠(yuǎn)距離、 超高壓、 超導(dǎo)材料等輸電技術(shù)，將有利于加速中國(guó)西部豐富的水力資源開(kāi)發(fā)。

審核編輯 黃宇