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第6期水利信息化NO.6
2022年12月WaterResourcesInformatizationDec.,2022
DOI:10.19364/j.1674-9405.2022.06.001
数字孪生三门峡水利枢纽综合设计与应用研究
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王育杰，施凯敏，娄书建
（1．水利部黄河水利委员会三门峡水利枢纽管理局，河南三门峡472000；
2．北京慧联无限信息技术有限公司，河南郑州450000）
摘要：为建设数字孪生三门峡水利枢纽与智慧三门峡水库，通过无人机数字正射影像、倾斜摄影及重点工程
与主要建筑物的精细化数字三维建模等，建立基于3D地球的数据底板，在此基础上应用计算数学等解决库区空
间信息即时测算难题，利用大数据分析技术解决断面冲淤快速比对难题。依靠水三维仿真自动建模等技术，以
遥测水位、流量、含沙量与枢纽闸门启闭态、水电站机组运行态等核心要素信息为驱动源，实现三门峡库区及
坝后全域空间范围水体的实时动态映射，整体上取得良好的可视化效果。利用计算机编程技术显著提升三门峡
水库调洪演算模型的算据、算法与算力，解决预报、预警、预演与预案相结合难题，采用先进技术为其他多类
业务进行智慧化赋能，能够全天候为三门峡水利枢纽防汛抗旱决策、水资源调度与运行管理等提供支持，对其
他水利枢纽及水库具有良好的借鉴与参考价值。
关键词：数字孪生；倾斜摄影；要素信息；实时映射；模拟；水三维仿真；调洪演算
中图分类号：TV61；TP391.98文献标志码：A文章编号：1674-9405(2022)06-0001-06
三门峡水利枢纽系统总体以B/S架构为主，主
0引言
要包含7个独立层：用户终端层、SOA（Service-
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四OrientedArchitecture）服务层、业务模块层、应用
个五年规划和2035年远景目标纲要》要求加快构支撑层、数据存储层、数据传输层及数据采集层。
建智慧水利体系，水利部高度重视，提出“需求牵整个系统以3个相关数据层为基础，以应用支撑层
引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，并与业务模块层为核心，以SOA服务层为媒介，为用
将其作为新阶段水利高质量发展的显著标志。根据户终端层提供高品质服务。基于3D地球的数字孪
水利部《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》生三门峡水库（水利枢纽）系统构架如图1所示。
《“十四五”智慧水利建设规划》《智慧水利建设顶1）用户终端层。主要任务是面向用户端，包括
层设计》与《“十四五”期间推进智慧水利建设实施PC端的Web服务、移动端（手机与Pad）App及
方案》[1–4]，结合《数字孪生黄河建设规划（2022—其他终端，涉及登录界面、信息内容及主要服务功
2025）》及关键问题[5–6]，参照《数字孪生流域建设能等。
技术大纲（试行）》与《数字孪生水利工程建设技术2）SOA服务层。主要包括：安全认证、身份
导则（试行）》[7–8]，三门峡黄河明珠（集团）有限管理、权限管理、交互通信、服务描述、服务注
公司与相关单位合作，结合实际需求与主要业务模册、服务发现、流程编排等。屏蔽硬件层、操作系
型，建立了以数字孪生三门峡水利枢纽工
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