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日前，引江補(bǔ)漢工程《面向數(shù)字化交付的工程建設(shè)管理系統(tǒng)》成功入選水利部數(shù)字孿生建設(shè)典型案例。《面向數(shù)字化交付的工程建設(shè)管理系統(tǒng)》作為數(shù)字孿生南水北調(diào)（引江補(bǔ)漢工程）建設(shè)（以下簡(jiǎn)稱“數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢”）的重要組成部分，讓工程建設(shè)管理協(xié)同實(shí)現(xiàn)“流程化、數(shù)字化、無紙化”，特別是電子簽章系統(tǒng)全面應(yīng)用，與業(yè)務(wù)、流程、報(bào)表、短信平臺(tái)深度融合，重塑了管理流程，參建各方體驗(yàn)到了方便與高效；構(gòu)建起安全、質(zhì)量、進(jìn)度、投資四大業(yè)務(wù)管控場(chǎng)景，基本達(dá)到“能看、能管、能預(yù)測(cè)、能預(yù)警、能提醒、能追溯”的目標(biāo)。

引江補(bǔ)漢工程是南水北調(diào)集團(tuán)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)，各類創(chuàng)新在這里應(yīng)用實(shí)踐，鑄造國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程。數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢也是在南水北調(diào)后續(xù)工程上的一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)，作為工程建設(shè)全生命周期的試點(diǎn)項(xiàng)目，構(gòu)建起預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案（以下簡(jiǎn)稱“四預(yù)”）應(yīng)用體系，助力工程建設(shè)“安全、降本、增效”。

這個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用的理想試驗(yàn)場(chǎng)是如何鑄就的呢？

為何試點(diǎn)

“引江補(bǔ)漢工程承載了水利人的使命和夢(mèng)想！”中國(guó)工程院院士、引江補(bǔ)漢工程總設(shè)計(jì)師鈕新強(qiáng)說，中線一期工程通水后，受水區(qū)現(xiàn)狀人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展已超過原規(guī)劃2030年水平，南水供水地位由輔變主、目標(biāo)達(dá)效由慢變快、需求依賴由弱變強(qiáng)。

未雨綢繆，南水北調(diào)后續(xù)工程建設(shè)迫在眉睫！在黨中央、國(guó)務(wù)院的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，中線引江補(bǔ)漢工程規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)駛?cè)肟燔嚨馈?022年7月7日，中線引江補(bǔ)漢工程開工建設(shè)，拉開全面推進(jìn)南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展的帷幕。

引江補(bǔ)漢工程從長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)引水入漢江，輸水線路總長(zhǎng)194.7公里，多年平均調(diào)水量為39億立方米，設(shè)計(jì)引水流量170—212立方米每秒。工程實(shí)施后，將增加中線一期工程北調(diào)水量，同時(shí)向漢江中下游、引漢濟(jì)渭工程及沿線補(bǔ)水，緩解漢江流域水資源供需矛盾問題。

引江補(bǔ)漢工程具有大埋深、長(zhǎng)線路、大洞徑等技術(shù)特點(diǎn)和“高地應(yīng)力、高水壓、高巖石強(qiáng)度，斷層多、地下水多、軟巖多”等地質(zhì)難點(diǎn)，是我國(guó)調(diào)水工程建設(shè)極具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目之一。

如何確保引江補(bǔ)漢工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度和投資，促進(jìn)我國(guó)重大基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)創(chuàng)新能力的提升？加快推進(jìn)數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢工程是關(guān)鍵。

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代。推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)是貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院重大決策部署的明確要求，也是適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展形勢(shì)強(qiáng)化流域治理管理的迫切要求。

“用新技術(shù)提升傳統(tǒng)施工作業(yè)，促進(jìn)水利工程建設(shè)施工產(chǎn)業(yè)高端化、智能化、綠色化?！敝袊?guó)南水北調(diào)集團(tuán)黨組希望通過推進(jìn)“四預(yù)”系統(tǒng)全面應(yīng)用，打造引調(diào)水工程數(shù)字孿生樣板，深度融合應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)及智能裝備，形成新質(zhì)生產(chǎn)力。

如何建設(shè)

數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢聚焦工程難點(diǎn)問題，均需技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)專業(yè)模型和算法，技術(shù)難度大；數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢用戶面向90多家參建單位，協(xié)同難度大，系統(tǒng)應(yīng)用推廣復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)傳輸區(qū)域跨度大……

涌水、突泥是引江補(bǔ)漢工程建設(shè)面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)。鈕新強(qiáng)認(rèn)為，施工必須堅(jiān)持超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前注漿加固、超前支護(hù)的“三超前”處置原則。數(shù)字孿生建設(shè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)引江補(bǔ)漢工程建設(shè)全過程的“四預(yù)”功能，為“三超前”處置提供了巨大空間，可有效降低工程建設(shè)施工潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢以覆蓋工程全域的5G信息傳輸網(wǎng)為基礎(chǔ)，融合勘察設(shè)計(jì)成果和施工管理數(shù)據(jù)構(gòu)建全生命期數(shù)據(jù)底板，建立模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量基因追溯、深埋長(zhǎng)隧洞施工安全管控、進(jìn)度仿真及資源優(yōu)化配置和協(xié)同管理數(shù)字化等“四預(yù)”應(yīng)用，形成基于數(shù)字孿生技術(shù)的大型水利工程數(shù)字化建設(shè)解決方案。

有了建設(shè)目標(biāo)，并不意味著可以一蹴而就。數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢是唯一一個(gè)處在建設(shè)期的數(shù)字孿生水利試點(diǎn)項(xiàng)目，行業(yè)內(nèi)可供借鑒工程案例少。水利部、南水北調(diào)集團(tuán)聯(lián)合成立了“數(shù)字孿生南水北調(diào)”建設(shè)協(xié)調(diào)小組，建立協(xié)同推進(jìn)機(jī)制和巡回督導(dǎo)檢查機(jī)制；江漢水網(wǎng)公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理?yè)?dān)任數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)，下設(shè)工作專班；成立引江補(bǔ)漢工程數(shù)字化建管系統(tǒng)工作小組，統(tǒng)籌組織數(shù)字化建管系統(tǒng)開發(fā)及推廣應(yīng)用工作。

先行先試，離不開大膽創(chuàng)新，合力攻關(guān)。因此，“9·30”數(shù)字孿生建設(shè)專項(xiàng)工作領(lǐng)導(dǎo)小組成立，江漢水網(wǎng)公司和水網(wǎng)智科公司的董事長(zhǎng)為組長(zhǎng)，下設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建設(shè)、推廣應(yīng)用3個(gè)小組專班，確保建設(shè)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

如何創(chuàng)新

數(shù)字經(jīng)濟(jì)是支撐新質(zhì)生產(chǎn)力蓬勃發(fā)展的重要力量。如何在管理上創(chuàng)新，提升引江補(bǔ)漢工程建設(shè)管理能力，江漢水網(wǎng)公司在調(diào)研數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢如何建設(shè)的同時(shí)，開展了工程技術(shù)、建設(shè)管理、TBM研究、信息化建設(shè)、合同管理等重點(diǎn)領(lǐng)域調(diào)研活動(dòng)。在江漢水網(wǎng)公司上下形成共識(shí)：以數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢為抓手，提升本質(zhì)安全水平。強(qiáng)化質(zhì)量進(jìn)度投資控制，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先理念，爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)質(zhì)精品工程。向管理要質(zhì)量、要效益、要發(fā)展。打造核心技術(shù)，培養(yǎng)一支高素質(zhì)專業(yè)化人才隊(duì)伍。把“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無人”的理念納入出口段樣板工程，在全線推廣隧洞施工智能化。

在出口段安樂河工區(qū)，一個(gè)集多功能于一體的數(shù)字孿生智能建造中心引人注目，施工單位充分利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、AI和BIM等技術(shù)，全力推進(jìn)數(shù)據(jù)共享和安全、質(zhì)量智慧管理工作。

通過建造中心平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)物料管理全過程記錄，直觀反映工程進(jìn)展和形象，展示各類技術(shù)方案并生成模型。人員采用實(shí)名制，車輛設(shè)備安裝軌跡定位系統(tǒng)，通過建立在線實(shí)時(shí)監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

如何推進(jìn)

“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”，這是數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢工程成敗的關(guān)鍵。

江漢水網(wǎng)公司建立協(xié)同配合的工作推進(jìn)機(jī)制，建立日?qǐng)?bào)、周協(xié)調(diào)、月調(diào)度、專題會(huì)商工作機(jī)制，將數(shù)字孿生建設(shè)納入重要督辦事項(xiàng)，建立工作清單，明確責(zé)任人、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)要求，掛圖作戰(zhàn)。

推進(jìn)數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢迫切需要開闊視野，學(xué)習(xí)交流。為此，江漢水網(wǎng)公司先后與行業(yè)先進(jìn)單位、類似項(xiàng)目、高校、科研院所等交流研討50余次，吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，逐步明確了自己的建設(shè)方案、技術(shù)路徑、推廣應(yīng)用。

2023年，參建各方先后開展三次集中攻關(guān)，形成了BIM+GIS+業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合可視化技術(shù)，研發(fā)出工程建設(shè)專業(yè)模型庫(kù)，打造了工程建設(shè)孿生應(yīng)用場(chǎng)景，初步建成引江補(bǔ)漢工程數(shù)字孿生1.0版本。

如何應(yīng)用

只有廣泛應(yīng)用，數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢才具備長(zhǎng)久的生命力。

江漢水網(wǎng)公司信息機(jī)電部負(fù)責(zé)人陶少雄總結(jié)了系統(tǒng)應(yīng)用成果，一是建立了復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑深埋長(zhǎng)隧洞施工安全動(dòng)態(tài)管控體系，以掌子面為中心，匯聚各階段可能面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)輔助管理決策，規(guī)避地災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。二是基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)構(gòu)建工程數(shù)字基因庫(kù)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量態(tài)勢(shì)的“可分析、可追溯、可復(fù)演”。三是打造長(zhǎng)距離多作業(yè)面隧洞施工進(jìn)度仿真與動(dòng)態(tài)資源配置體系，可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)度的自動(dòng)分析自動(dòng)預(yù)警，替代過去的人工計(jì)算，為精準(zhǔn)管控進(jìn)度提供依據(jù)。四是構(gòu)建覆蓋全要素貫穿全流程的投資動(dòng)態(tài)管控體系，把投資控制工作前移到了事前和事中，徹底改變了過去投資事后控制的被動(dòng)狀態(tài)。五是實(shí)現(xiàn)基于電子簽章技術(shù)的業(yè)務(wù)協(xié)同無紙化，提高了各項(xiàng)業(yè)務(wù)的審批效率。

千里之外，登錄一臺(tái)電腦就能察看工程現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)閱數(shù)據(jù)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)分析工程建設(shè)全過程數(shù)據(jù)，工程建設(shè)全過程實(shí)現(xiàn)了可追溯、可分析、可復(fù)演。隨著成果的廣泛應(yīng)用，目前引江補(bǔ)漢工程已經(jīng)形成5項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，5項(xiàng)軟件著作權(quán)，申報(bào)并受理了1項(xiàng)發(fā)明專利，為建設(shè)期數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢工程建設(shè)提供了支撐。

在引江補(bǔ)漢工程二標(biāo)2號(hào)支洞，機(jī)械化自動(dòng)化智能化連續(xù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)了“兩天三循環(huán)”，一天平均進(jìn)尺達(dá)3.5米，與過去人工作業(yè)相比，進(jìn)度提高了五到六倍。

江漢水網(wǎng)公司建管三部副主任張建偉說，引江補(bǔ)漢工程八標(biāo)在鋼構(gòu)綜合加工廠率先引進(jìn)了自動(dòng)化流水生產(chǎn)線，智能化的機(jī)械臂替代了過去需要三十多人完成的加工操作，不僅提高了產(chǎn)品精度和質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，還實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全。

在江漢水網(wǎng)公司的創(chuàng)新管理引領(lǐng)下，引江補(bǔ)漢工程各施工標(biāo)段對(duì)標(biāo)對(duì)表新質(zhì)生產(chǎn)力，強(qiáng)化工地試驗(yàn)室、混凝土拌合站和砂石料系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)投入，從規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工，更加注重自動(dòng)化、智能化和綠色化，為控制好工程施工質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

未來如何

發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，推進(jìn)數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢，最終要靠人才。在南水北調(diào)集團(tuán)2024年科技創(chuàng)新大會(huì)上，重點(diǎn)表彰了2023年度南水北調(diào)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和科技領(lǐng)軍人才、青年科技英才，釋放了積極信號(hào)。

2023年11月，引江補(bǔ)漢工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字孿生應(yīng)用項(xiàng)目榮獲“智水杯”水工程BIM應(yīng)用大賽“勘測(cè)設(shè)計(jì)組金獎(jiǎng)”，這項(xiàng)應(yīng)用項(xiàng)目針對(duì)引江補(bǔ)漢工程輸水隧洞穿越地層眾多、地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)方案需動(dòng)態(tài)調(diào)整的關(guān)鍵問題，通過數(shù)字賦能，將設(shè)計(jì)工期從1年半壓縮至半年，滿足了項(xiàng)目開工要求。

2024年1月9日，南水北調(diào)國(guó)家水網(wǎng)工程建設(shè)全國(guó)引領(lǐng)性勞動(dòng)和技能競(jìng)賽在引江補(bǔ)漢工程啟動(dòng)，引江補(bǔ)漢工程成為集中鍛煉人才、重點(diǎn)培養(yǎng)人才、及時(shí)發(fā)現(xiàn)人才的理想試驗(yàn)場(chǎng)，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。

今后，江漢水網(wǎng)公司將深入推進(jìn)數(shù)字孿生引江補(bǔ)漢工程建設(shè)，大力推進(jìn)智能建造落地，深度融合應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)及智能裝備，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，助力工程建設(shè)“安全、降本、增效”。加快工程全域感知網(wǎng)建設(shè)，夯實(shí)數(shù)據(jù)底板，開展“四預(yù)”模型算法攻關(guān)，堅(jiān)持應(yīng)用至上，持續(xù)優(yōu)化“四預(yù)”應(yīng)用場(chǎng)景。

“南水北調(diào)開新局、國(guó)家水網(wǎng)立新功”，引江補(bǔ)漢工程是南水北調(diào)集團(tuán)技術(shù)攻關(guān)和重大課題研究的重點(diǎn)區(qū)域重要戰(zhàn)場(chǎng)。隨著深埋長(zhǎng)隧洞建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)廣泛應(yīng)用，在引江補(bǔ)漢工程建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的征程上，必將涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀管理干部、一批科技創(chuàng)新人才、一批重大科研成果，為國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)，特別是南水北調(diào)西線工程建設(shè)提供管理經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)支撐、工程預(yù)演和人才保障。