关键技术创新案例

根石在线监测技术

文/王源栋

随着“智慧水利”“数字孪生流域”等水利重大战略的持续深入推进，数字孪生山东黄河建设驶入快车道。为加快推进实现对河流运行状态的透彻感知，山东黄河河务局在全面推动数字孪生体系建设的同时，强支撑、补短板，积极推动智能感知体系研发，针对根石监测、探测等难题，组织开展“揭榜挂帅”专项攻关。

经过两年多的研制开发，基本形成以“自主式”监测感知体系和“主动式”探测体系交叉验证的多元技术手段，建立起一套成熟的山东黄河河道整治工程多维度智能根石监测预警体系。该体系的成功研发和实践应用，实现了防洪工程实时在线监测预警，增强了对突发性灾害和潜在危险的快速反应能力，解决了因信息孤岛、数据信息传递滞后而增加决策成本的问题，最大限度地减少或避免了洪灾造成的经济损失。系统建成后，人工巡检方式转为“实时在线式”，保证信息及时和准确的同时，大幅降低了人工、险情抢护和工程维护的成本。

目前，山东黄河河道整治工程多维度智能根石监测预警体系已覆盖山东黄河9个县（区）局，12处险工、控导工程，也助力着陕西黄河河务局的信息化基础设施建设和数字化建设。

主溜线智能识别算法

文/刘 莹

主溜是河道横截面上垂线流速最大的位置，主溜区含沙量最高、河床最深，水流对堤岸的冲刷作用较大，是黄河河势监测的重点对象。自20世纪50年代以来，黄河下游的河务部门每年都在汛前、汛期、汛后组织人工沿河查勘河势，绘制河道主溜线。查勘人员在河道工程处进行人员观测，非工程处的观测精准度难以保证，且一年3次的常规观测难以满足洪水来临时对复杂河势变化的观测需求。

为弥补人工查勘的缺点，山东黄河河务局于2021年起利用卫星遥感和视频监控等新型观测手段，探索主溜线智能识别方法。截至目前，已研发完成基于极值分析的遥感主溜线识别算法和基于视觉测流技术的视频监控主溜线识别算法。前者可以快速获取到大范围的河道主溜线，适用于全河段的常规河势观测；后者可以实现高频次查勘，适用于防洪形势严峻时的紧急加密观测。经对比，两种算法的识别结果与人工查勘结果匹配。

智能识别算法的研发提升了河势观测的工作效率，对掌握主溜摆动规律、预测河势变化、完善防洪工程体系、提高河道防洪标准、降低长期主溜冲刷导致的风险隐患等意义重大。遥感算法河势查勘系统入选了2021年度成熟适用水利推广目录清单。

BIM在数字孪生山东黄河建设的全过程应用

文/李青雪

为更好地服务和支持数字孪生山东黄河建设，山东黄河勘测设计研究院持续开展BIM技术专项攻关和实践应用，并成功将其应用于黄河下游引黄涵闸改建工程（山东段）的规划设计阶段和后期的施工及运行管理中。

在黄河下游引黄涵闸改建工程（山东段）的规划设计阶段，山东黄河河务局利用BIM技术成功实现了“三解决”“一突破”。一是解决了涵闸结构内力分析中传统计算方式假定过多、计算过程繁杂等问题，实现了整体内力分析计算，提高了计算精度与效率。二是解决了涵闸设计过程中水工建筑物、电气、金属三维设计技术难题，探索出一套高效便捷的涵闸三维设计全流程解决方案。三是充分利用和开发其模型碰撞检查工具功能，解决了各种“错、漏、碰、缺”问题，减少了设计变更和工程建设成本。四是通过建立涵闸参数化族库，成功实现了水闸各构件模型的快速装配，有效解决了传统二维设计图纸修改量大、重复劳动多等问题，实现该工程设计效率、成果质量和数字化管理水平质的突破，为数字孪生引黄涵闸建设搭建了扎实的BIM模型数据底板。

山东黄河勘测设计研究院通过建立多用途、高精度的三维可视化场景，实现工程方案的三维可视化展示、建设过程的仿真模拟和效果渲染等。当前，基于BIM模型的管理系统在张肖堂涵闸改建施工中搭建并应用。