在成都平原东南边缘，有一座大型人工水库，承担着周边121.06万亩灌面的农业用水和周边300余万人生活用水及区域工业用水，被誉为“西蜀海”。

它就是都江堰灌区黑龙滩水库。

今年，黑龙滩水库首次引入数字孪生技术，并在春灌用水工作中快速投入使用，实现水量精确调度、合理分配、高效管理。

作为都江堰灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程的核心成果之一，数字孪生黑龙滩的上线标志着都江堰灌区智慧水利建设迈入新阶段。该系统不仅增强了黑龙滩水库的风险预警和隐患排查能力，还为水利行业数字孪生水库的系统化建设提供了可复制、可推广的技术路径与实践范式。

8月5日，水利厅党组书记、厅长董里前往都江堰水利发展中心黑龙滩管理处调研，进一步强调数字孪生在水库管理中的关键作用。他指出：“黑龙滩管理处要深化数字孪生建设应用，充分运用先进技术，优化智能化监测设备布局，构建覆盖全面、响应迅速的感知系统，为水库精细化管理提供数据支撑，持续提升管理现代化水平。”

让我们一起看看，数字孪生技术如何让传统水利工程焕发新生？

当“西蜀海”引入数字孪生

被誉为“西蜀海”的黑龙滩水库，建成于1972年，库区面积达23.6平方公里，它的出现极大地缓解了附近地区的缺水问题，是都江堰灌区的重要屯蓄水库。

为了进一步提升黑龙滩水库水资源调度与管理的运行效率，让高精尖技术覆盖田间地头，黑龙滩水库融合数字孪生、物联网、大数据、AI等前沿技术，秉承“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的原则，以“四预”（预报、预警、预演、预案）应用要求为目标，率先打造应用级的数字孪生水利工程。

在该项目中，太极携手51WORLD，重点聚焦流域模型三维可视化表达、模拟仿真渲染，通过融合客户提供的多源异构数据，生成大范围的全要素场景底板，进行物理流域、工程的全要素数字化映射，承载工程安全监测、枢纽运行管理、灌区水资源调配管理、防洪“四预”等各水利专业业务应用。

数字孪生水利建设新标杆

1. 流域模型三维可视化表达

在流域模型三维可视化表达层面，51WORLD采用光线追踪、HDR光照等先进3D图形技术，基于统一时空基准，将数字孪生流域数据底板中多种类型数据进行有效组织，融合自然背景、流场动态、水利工程和机电设备等要素，通过转换、优化、加载、调用等，进行图式和渲染表达，构建不同尺度与内容的场景，以承载各类业务。

从场景维度来看，51WORLD构建了大场景与小场景协同可视化表达体系：大场景聚焦于都江堰灌区整体的自然地理背景，提供流域级的宏观可视化底板；小场景则对黑龙滩水库区域进行高精度建模，真实还原水库地形、水体、工程结构等微观细节。

从业务层级上，数字孪生黑龙滩划分为流域级—库区级—工程级—设施级四个层次，实现从宏观调度到精细管控的全覆盖，支撑多业务场景的数字孪生应用落地。

无需切换系统，一屏在手，即可多角度了解水库运行全过程。

• 流域级

具体来说，在流域级层面，为了更好的掌握流域的现状和将来的发展趋势，51WORLD构建了覆盖面积达到2.86万平方公里的微缩模型，这是一种能够全方位、全面地展现流域资源、地形、地块等信息的创新手段。

这种流域级场景的微缩模型可清晰、直观地展现流域的水系状况，包括河流、湖泊、水库、湿地等的位置、规模、形态等信息，为相关的水资源管理、水环境保护、水灾防治等工作提供有力支持。

• 库区级

库区级层面，以黑龙滩水库为核心，对其及周边约150平方公里区域进行高拟真还原，构建涵盖地形、水体、渠道、植被等全要素、多时态的可视化场景，全面反映库区自然与工程环境的空间布局与变化态势。

• 工程级

在工程级层面，重点对黑龙滩水库的关键水利工程设施进行高精度三维还原，包括入水口、溢洪道、大坝、总闸、分水闸等重要水工建筑物及其周边结构，全面呈现工程体系的结构特征与运行状态，为调度管理与工程安全分析提供支撑。

• 设施级

在设施级层面，对闸孔、重要感知设备进行精细化建模，构建物理设备的数字孪生体，实现关键设备从结构、状态到监测数据的数字化映射。通过高保真场景重建与设备可视化呈现，支持对闸门控制、监测预警等业务的全流程管理与智能分析。

2. 模拟仿真渲染

结合历史数据、实时数据，通过大量的算法模型结果、实时渲染、动态视觉特效等，数字孪生黑龙滩能模拟、验证、预测水库的物理过程和运行规律。

在物理实体全要素数字化映射的基础上，太极携手51WORLD通过数据驱动等技术，实现动态实时信息交互、深度融合，同时能够耦合水利专业模型和智能识别模型，构建漫游巡检、水位变化、水下地形模拟、水污染扩散、大坝形变模拟等仿真能力，以支持灌区供水调度等多种业务功能实现。

• 水位变化

在数字孪生场景中，系统可接入库区实时水雨情监测数据，动态呈现当前水位变化；同时支持基于水文模型模拟推演未来水位趋势，并可回溯复现历史水位过程，实现“过去可追溯、当下可监测、未来可预判”。

• 库区水下地形模拟

河道地形是进行河流开发整治和河道水文模拟的基础。51WORLD通过构建还原库区水下地形结构、地形材质，实现水下漫游、淹没效果模拟展示等功能应用。

• 水污染扩散模拟

基于水动力与水质模型耦合仿真，模拟污染源在库区或下游河道的扩散过程，调度人员可直观掌握污染演变全过程，实现“早发现、快处置、少损失”。

• 大坝形变模拟

实现大坝结构在水平、垂直方向的受力变形模拟，为工程安全评估提供科学依据。

• 工程上下游流场动态模拟

构建流体力学数字仿真模型，对大坝上下游水流速度、水位波动等进行仿真。

（1）入水口水流状态模拟

模拟并展示入水口闸门在启闭过程中的水流动态效果，包括水流速度变化、波浪涌动、涡流生成及流向分布，闸门操作对水体的影响清晰可见。

（2）溢洪道水流状态模拟

溢洪道是水库等水利建筑物的防洪设备，溢洪道配备可调节闸门，通过控制闸门开启度，可精准调节下泄流量，满足不同工况下的防洪与供水需求。而数字孪生黑龙滩系统实时模拟并可视化呈现闸门启闭过程中水流速度变化、水位波动及下游冲击效果，帮助管理人员提前研判运行风险，优化调度策略，实现更安全、更高效的水库运行。

• 水利机电设备操控运行模拟

基于控制逻辑和物理参数，51WORLD精细构建水工机械仿真模型，完整复现关键设备的操作状态与运动过程，包括：

（1）垂直闸门操控运行模拟

通过数字孪生技术，对入水口、放水总闸及分水闸的垂直闸门进行全流程操控仿真，真实还原闸门启闭的力学过程与水流响应。

（2）弧形闸门操控运行模拟

通过数字孪生技术，高拟真还原溢洪道的弧形闸门启闭操控运行状态。

以数字孪生为核心，黑龙滩水库正迈向“可感知、可研判、可响应、可优化”的智慧化管理新阶段。未来，51WORLD还将携手更多行业伙伴，紧密围绕国家水行业的发展战略，持续深化对行业技术挑战的研究与突破，致力于在数字化水利领域提供更为先进和创新的综合解决方案，为推动水利行业的数字化转型和可持续发展做出贡献！