隨著人口的增加和經(jīng)濟的發(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。

在未來，水利水電工程將更加注重可持續(xù)發(fā)展，即既滿足人類的水電需求，又保護生態(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、自動化方向發(fā)展，提高生產(chǎn)效率和管理水平。通過優(yōu)化設(shè)計和運營，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)電取水的進水口；由進水口至水輪機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、水電站升壓開關(guān)站等。

數(shù)字化水電站作為目前實現(xiàn)水電站的智能感知、智能控制、智能運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)魚道、泄洪閘門等進行數(shù)字孿生，在云上打通虛擬和現(xiàn)實。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、閘門啟閉耗時、泄洪閘門開度等），然后通過接口的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接。虛擬模型可用于運行模擬和研究性能，可以將研究結(jié)果用于水電站運行效率的提升。

通過智能感知、智能控制等技術(shù)的應(yīng)用，水電站可以實現(xiàn)對運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和控制，及時發(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。

水電項目會影響上游和下游的水生生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)當建造人工繁殖放流（如增殖站）、過魚設(shè)施（工程補償措施，如魚道等）、自然保護區(qū)或其它補救措施維護生態(tài)平衡。通過 Hightopo 構(gòu)建的可視化魚道模塊，清晰地展示出魚道外觀、結(jié)構(gòu)、過魚種類、洄游路線，讓人了解魚道的構(gòu)造和運行原理。

魚道由進口、槽身、出口和誘魚補水系統(tǒng)組成，進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小的梯級，板上設(shè)有過魚孔。通過圖撲智慧水利水電的生態(tài)信息數(shù)據(jù)面板，查看魚道水位、流速、過魚量、水溫等數(shù)據(jù)，實時關(guān)注魚道生態(tài)。

水電站水庫能發(fā)揮滯洪和蓄洪作用。在水庫溢洪道設(shè)置閘門，通過改變閘門開啟度來調(diào)節(jié)下泄流量的大小。由于有閘門控制，防洪限制水位可以高出溢洪道堰頂，并在泄洪過程中隨時調(diào)節(jié)閘門開啟度來控制下泄流量，達到滯洪目的。蓄在水庫的一部分洪水可在枯水期有計劃地用于興利需要。可直觀地查看大壩主體數(shù)個泄洪閘門實時的啟閉狀態(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作出決策。

水輪機三維仿真動畫的制作需要準備許多素材，比如所有零件的零件圖、三維圖、動畫背景等。通過圖撲的專業(yè)建模與渲染引擎技術(shù)制作機組仿真場景，模型精度高。1:1 還原機組設(shè)備主要部件的拆解與組裝原理，可對工作人員進行產(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地參觀都無法使人直觀、簡單、全面、系統(tǒng)的了解水輪機內(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)字化水電站可以實現(xiàn)對水電站的遠程監(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。對設(shè)備的遠程監(jiān)測和管理，優(yōu)化水電站的運行效率和性能，降低水電站的運行成本。

大型水電站都具有裝機容量大的特點，影響著區(qū)域供電。一旦站內(nèi)的水庫、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，嚴重影響社會的和諧穩(wěn)定。圖撲水電站的智慧安防系統(tǒng)關(guān)聯(lián)站內(nèi)監(jiān)控信號源，顯示現(xiàn)場監(jiān)控畫面，對區(qū)域闖入、煙火、故障等進行監(jiān)測，保障站內(nèi)設(shè)施設(shè)備的良好運行。3D 場景內(nèi)圖標可點擊查看相應(yīng)監(jiān)控畫面、人員名稱、報警時間、報警詳情。

2D 界面標注了攝像頭分布情況、視頻統(tǒng)計、行為分析報警、站內(nèi)人員分布、人員報警等信息。通過圖撲可視化系統(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)、入侵報警系統(tǒng)、作業(yè)過程管理系統(tǒng)、周界水域偵測系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)等進行融合管理。

通過互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對水電站的設(shè)備進行實時監(jiān)測、故障診斷和維護管理，實現(xiàn)對水電站的遠程監(jiān)控和管理，提高了水電站的運維效率和水平。將 GIS 創(chuàng)新融入圖撲中，為可視化賦予更強大的地理智慧。支持接入多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，標注各個水電站位置信息，即時還原高精度真實現(xiàn)場。通過傳感器、監(jiān)測設(shè)備等感知設(shè)備對水電站的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和采集，以及對水文、水能等信息的實時監(jiān)測，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)，以真實的城市河道現(xiàn)狀信息和周邊景物信息為依據(jù)，對河道、河底的三維空間數(shù)據(jù)進行三維幾何建模；然后疊加精細建模的水電站模型，并進行渲染優(yōu)化；最后采用顯示列表、紋理優(yōu)先級、細節(jié)層級模型（LOD）等圖撲渲染技術(shù)，實現(xiàn)三維河流實時逼真的虛擬場景顯示，并提供豐富的人機交互手段。

水力發(fā)電與航運、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，水電站的自動化、遠動化等也將進一步完善推廣；發(fā)展遠距離、 超高壓、 超導(dǎo)材料等輸電技術(shù)，將有利于加速中國西部豐富的水力資源開發(fā)。

審核編輯 黃宇