智能大壩建設(shè)的意義和內(nèi)涵

Significance and connotation of smart dams construction

仲志余

（水利部，100053，北京）

摘要：我國大壩工程規(guī)模和筑壩技術(shù)水平位居世界前列，綜合效益發(fā)揮顯著，取得了舉世矚目的成就。當(dāng)前在氣候變化加劇和極端天氣事件頻發(fā)、大壩安全管理存在短板弱項(xiàng)、效益充分發(fā)揮面臨挑戰(zhàn)的情況下，智能大壩是有效應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新引領(lǐng)的關(guān)鍵舉措，可為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動(dòng)提供關(guān)鍵支撐。智能大壩的核心特征是預(yù)測未來，體現(xiàn)在目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、功能作用、技術(shù)手段上。要從新建大壩一體化建設(shè)、已建大壩智能化改造、關(guān)鍵科技創(chuàng)新研發(fā)、工程管理機(jī)制持續(xù)完善、建設(shè)理念全球推廣等5個(gè)方面加快推進(jìn)智能大壩建設(shè)，引領(lǐng)世界壩工技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能大壩；高水平安全；高質(zhì)量發(fā)展；建設(shè)內(nèi)涵；科技創(chuàng)新；管理機(jī)制

作者簡介：仲志余，總工程師、水利部科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任，正高級(jí)工程師。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.16.003

水庫大壩是人類治理江河、開發(fā)利用水資源的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在保障防洪和糧食安全、抵御干旱災(zāi)害、生產(chǎn)低碳能源等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是，在全球氣候變化以及極端天氣事件頻發(fā)的背景下，大壩面臨的環(huán)境條件更加復(fù)雜、更趨極端，有效防控風(fēng)險(xiǎn)、提升發(fā)展質(zhì)量的要求更加迫切、更為凸顯。面對(duì)共同的挑戰(zhàn)，水利部部長李國英在2025年5月于四川成都舉行的國際大壩委員會(huì)第28屆大會(huì)上提出了“攜手構(gòu)建安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩”的倡議，得到與會(huì)各國代表廣泛認(rèn)同。其中構(gòu)建智能大壩是應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)、把握時(shí)代之變、塑造發(fā)展動(dòng)能的關(guān)鍵之舉，要深刻認(rèn)識(shí)其重大意義和內(nèi)涵，以智能大壩為引領(lǐng)，推動(dòng)全球壩工事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

我國大壩工程建設(shè)取得舉世矚目的成就，為保障國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要基礎(chǔ)支撐作用

新中國成立后，我國高度重視水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充分發(fā)揮社會(huì)主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，大規(guī)模開展水庫大壩建設(shè)，取得舉世矚目的成就。從數(shù)量上看，經(jīng)過70多年的建設(shè)，我國擁有了約9.5萬座水庫大壩，1800多億m3的防洪庫容，2024年水電裝機(jī)容量達(dá)到4.36億kW；根據(jù)國際大壩委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，全球壩高15m以上或者壩高5～15m、庫容大于300萬m3的大壩共有7.3萬座，其中我國有4萬余座。從規(guī)模上看，200m以上的高壩，全球已建76座，其中我國有21座；陸續(xù)建成了世界第一高拱壩錦屏一級(jí)大壩（壩高305m）、世界第一高面板堆石壩水布埡大壩（壩高233.2m）、世界水電裝機(jī)容量最大的三峽大壩（裝機(jī)容量2250萬kW）；正在建設(shè)世界第一高心墻堆石壩雙江口大壩（壩高315m）。從運(yùn)行管理上看，我國開展了大規(guī)模水庫除險(xiǎn)加固工作，實(shí)施了雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)“三道防線”建設(shè)、水庫大壩安全監(jiān)測能力提升、數(shù)字孿生工程建設(shè)、現(xiàn)代化水庫運(yùn)行管理矩陣構(gòu)建等一系列工作，有效提升了大壩安全保障水平，已是世界上潰壩率最低的國家之一，2022年以來未發(fā)生潰壩事件。

在水庫大壩大規(guī)模建設(shè)的驅(qū)動(dòng)下，我國筑壩技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了從弱到強(qiáng)、從跟隨到引領(lǐng)的跨越。20世紀(jì)50—70年代，我國堅(jiān)持自力更生、“土洋”結(jié)合，以探索、消化、吸收為主，土石壩、混凝土壩和漿砌石壩筑壩技術(shù)得到發(fā)展，壩高達(dá)到100m級(jí)。20世紀(jì)80—90年代，大壩建設(shè)基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法、分析技術(shù)取得長足進(jìn)步，碾壓混凝土壩、面板堆石壩得到迅速發(fā)展，建成了181m高的三峽大壩、240m高的二灘拱壩、160m高的小浪底黏土心墻堆石壩，從跟跑進(jìn)入到并跑階段。2000年后，相繼建成294.5m高的小灣拱壩、192m高的龍灘一期碾壓混凝土重力壩、233.2m高的水布埡面板堆石壩、261.5m高的糯扎渡心墻堆石壩、305m高的錦屏一級(jí)拱壩等，攻克了高海拔、高寒、高地震烈度等復(fù)雜環(huán)境下筑壩的一系列技術(shù)難題，筑壩技術(shù)水平進(jìn)入世界前列。水庫大壩建設(shè)在重視技術(shù)水平提升的同時(shí)，理念也在發(fā)生深刻變化，越來越重視大壩建設(shè)運(yùn)行與江河生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，探索有壩河流生態(tài)系統(tǒng)的再平衡。

水庫大壩為國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了重要的防洪、供水、糧食、能源、生態(tài)等安全保障。水庫大壩是流域防洪的“王牌”，如三峽工程使荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高到100年一遇，投入運(yùn)行后累計(jì)攔洪約70次，其中洪峰流量超50000m3/s的編號(hào)洪水21次，累計(jì)攔蓄洪水2200億m3。水庫大壩是供水保障的“主心骨”，全年大中型水庫供水2700多億m3，約占總供水量的40%，丹江口水庫庫容319.5億m3，每年調(diào)水超70億m3，確保北京、天津等城市供水穩(wěn)定。水庫大壩是糧食保豐收的“定盤星”，2024年全國耕地灌溉面積為10.87億畝（1畝=1/15hm2，下同），在耕地灌溉面積上生產(chǎn)的糧食產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的80.35%，其中水庫供水保障的灌溉面積超過5億畝。水庫大壩是清潔能源的“壓艙石”和“穩(wěn)定器”，我國水電年發(fā)電量已超1.4萬億kW·h，占清潔能源發(fā)電量的41%，水電還在促進(jìn)風(fēng)光等新能源消納、保障電網(wǎng)穩(wěn)定方面發(fā)揮了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。水庫大壩在生態(tài)保護(hù)方面也發(fā)揮著越來越重要的作用，以小浪底水庫為核心的水庫群聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙，使得黃河下游河道主河槽平均下降3.1m，保障黃河不斷流，改善黃河三角洲生態(tài)環(huán)境，讓中華民族的母親河永葆生機(jī)活力。

氣候變化背景下大壩安全高效可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)，亟須理念創(chuàng)新與科技賦能

氣候變化是人類面臨的共同挑戰(zhàn)。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)第六次評(píng)估報(bào)告指出，2011—2020年的全球平均氣溫相對(duì)于1850—1900年升高了1.09℃；在未來持續(xù)變暖的情景下，極端天氣事件如極端降水的發(fā)生頻率和強(qiáng)度，均會(huì)有所提升。據(jù)最新研究，全球平均溫度每升高1℃，極端暴雨的平均強(qiáng)度約增加7%；根據(jù)聯(lián)合國防災(zāi)減災(zāi)署發(fā)布的《災(zāi)害造成的人類損失2000—2019》報(bào)告，與20世紀(jì)的最后20年相比，21世紀(jì)的前20年風(fēng)暴事件增加了97%，洪澇事件增加了134%。2021年7月20日，河南鄭州氣象觀測站最大小時(shí)降雨量達(dá)201.9mm，突破中國大陸小時(shí)降雨量歷史極值；2025年7月23日—29日，北京密云全區(qū)平均降水量366.6mm，局地最大降水量為573.5mm，密云水庫7天入庫洪量達(dá)9.1億m3，超過建庫以來歷史最大值。未來類似“幾天下一年的雨”極端事件將會(huì)越來越多，對(duì)水庫大壩安全運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。

一方面，我國現(xiàn)有水庫數(shù)量多、高壩多、病險(xiǎn)庫多。現(xiàn)有約9.5萬座水庫大壩中，小型水庫占大壩總數(shù)的95%左右，防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定安全系數(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)偏低；80%以上水庫大壩建設(shè)于20世紀(jì)50—70年代，受當(dāng)時(shí)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件制約，設(shè)施配套不齊全，施工質(zhì)量參差不齊，耐久性偏低，加之壩齡達(dá)到50～70年，盡管實(shí)施了系列除險(xiǎn)加固措施，但性能退化和老化問題仍不斷顯現(xiàn)。全球200m以上已建高壩有76座，我國占比達(dá)到27.6%，150m以上高壩我國擁有63座，這些高壩主要集中在西部地區(qū)，存在高海拔、高寒、高地震烈度、高邊坡、高地應(yīng)力、深厚覆蓋層等極為復(fù)雜的工程環(huán)境問題，同時(shí)面臨大流量泄洪、高速水流、大洞室群等問題，對(duì)大壩安全穩(wěn)定性要求極高；另外高壩大庫主要以梯級(jí)形式進(jìn)行建設(shè)，流域大壩群的風(fēng)險(xiǎn)防控更要萬無一失。因此，極端降雨洪水疊加水庫大壩現(xiàn)存短板弱項(xiàng)的背景下，亟須理念創(chuàng)新和科技賦能保障大壩安全。

另一方面，大壩工程在實(shí)際運(yùn)行中既要確保防洪安全，又要統(tǒng)籌考慮供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)等眾多需求，但水庫庫容有限，平衡難度很大。此外水庫大壩運(yùn)行往往受到上下游、左右岸的制約，并對(duì)上下游、左右岸產(chǎn)生影響，尤其以大壩群的模式運(yùn)行時(shí)，如我國的金沙江梯級(jí)、大渡河梯級(jí)、雅礱江梯級(jí)、黃河上游梯級(jí)等，水庫大壩之間需要精準(zhǔn)調(diào)度、協(xié)同運(yùn)行，才能更好發(fā)揮工程效益，但限于技術(shù)水平，現(xiàn)有的調(diào)度方案往往局部最優(yōu)，難以有效保證綜合效益的充分發(fā)揮。特別是全球氣候變化影響加劇導(dǎo)致不確定、不穩(wěn)定因素日益增多，進(jìn)一步增加了多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度的難度。為此，需要進(jìn)一步依靠科技賦能，在保證大壩安全的情況下，進(jìn)行多目標(biāo)決策調(diào)度，實(shí)現(xiàn)工程效益的“帕累托最優(yōu)”。

加快推進(jìn)智能大壩建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動(dòng)的關(guān)鍵舉措

近年來，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)加速突破，產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度不斷加深，推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)深刻變革，成為引領(lǐng)科技創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力，催生了一系列新業(yè)務(wù)、新模式，如智能交通、智能航運(yùn)、智能農(nóng)業(yè)等。目前新一代信息技術(shù)已與大壩建設(shè)深度融合，催生了智能碾壓、智能溫控等智能建造技術(shù)，有效提升了工程建設(shè)質(zhì)量和效率。智能傳感技術(shù)、隱患識(shí)別技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)、綜合調(diào)度技術(shù)及智能化裝備的進(jìn)一步成熟和應(yīng)用場景的持續(xù)擴(kuò)展，對(duì)大壩工程智能化運(yùn)維的提升作用將越來越顯著，體系化推進(jìn)智能大壩建設(shè)正當(dāng)其時(shí)。

在國際大壩委員會(huì)第28屆大會(huì)“數(shù)智賦能水庫大壩建設(shè)和運(yùn)維”中國專場研討會(huì)上，李國英部長系統(tǒng)闡述了智能大壩的理念。智能大壩是以物理大壩為基礎(chǔ)、時(shí)空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學(xué)模型為核心、水利知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，對(duì)水庫大壩性態(tài)全要素和運(yùn)行管理全過程進(jìn)行數(shù)字化映射、智能化模擬，實(shí)現(xiàn)大壩建設(shè)運(yùn)行管理全生命周期透徹監(jiān)測感知、智能分析預(yù)測、前瞻決策支持，提升大壩安全高效可持續(xù)運(yùn)行水平。智能大壩是推動(dòng)全球壩工事業(yè)理念重塑、技術(shù)變革、模式再造的重要舉措，是對(duì)傳統(tǒng)大壩運(yùn)行模式的超越和創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)建設(shè)運(yùn)行管理高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動(dòng)的關(guān)鍵舉措。

基于智能大壩的透徹監(jiān)測感知、智能分析預(yù)測、前瞻決策支持要求，大壩工程建（構(gòu)）筑物物理特性、運(yùn)行性態(tài)等得到準(zhǔn)確識(shí)別，存在的質(zhì)量問題、缺陷隱患得到精準(zhǔn)診斷和維護(hù)處置，大壩工程運(yùn)行狀態(tài)和安全狀態(tài)得到優(yōu)化調(diào)整。工程設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)得到準(zhǔn)確判斷和預(yù)測，設(shè)備故障得到及時(shí)處置，不良部件或設(shè)備得到適時(shí)更換和維護(hù)，運(yùn)行方式得到優(yōu)化調(diào)整。對(duì)大壩管理區(qū)間異常狀態(tài)、非法闖入等異常行為實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)視，利用電子圍欄、電子門禁、告警系統(tǒng)、無人設(shè)備等協(xié)同控制。面臨洪水、地震、爆炸、岸坡失穩(wěn)、潰壩等安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，分析預(yù)測致災(zāi)后果，快速判別響應(yīng)級(jí)別，提供動(dòng)態(tài)決策方案，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)度。大壩工程及設(shè)備設(shè)施安全水平和耐久性將顯著提高，運(yùn)行區(qū)域安全將得到更好保障。

基于運(yùn)籌學(xué)、智能算法等，在保障工程安全前提下，綜合考慮防洪、供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)等效益，實(shí)現(xiàn)高水平安全條件下的效益最大化。

通過對(duì)大壩防洪形勢(shì)進(jìn)行分析，以保障大壩防洪安全為目標(biāo)，“逆向”推演大壩安全運(yùn)行限制條件，制定和優(yōu)化調(diào)度方案并迭代更新，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)研判，調(diào)整調(diào)度方案，確保大壩防洪安全；同時(shí)，基于洪水綜合監(jiān)視和分析，確定洪水調(diào)度的系統(tǒng)目標(biāo)、功能和防洪邊界，通過“正向預(yù)演－逆向推演”等，優(yōu)化洪水調(diào)度方案，精準(zhǔn)攔洪、削峰、錯(cuò)峰，提高上下游防洪效益。

基于實(shí)時(shí)監(jiān)測供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)來水信息和供水需求，調(diào)整供水計(jì)劃，自動(dòng)調(diào)控供水設(shè)備，優(yōu)化供水方案，提高供水的穩(wěn)定性和響應(yīng)能力，減少資源浪費(fèi)和損失，提升水資源利用效率，增強(qiáng)供水效果。

基于水庫生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測和生態(tài)調(diào)度預(yù)測模型，通過控制庫灣藻華、保障下游生態(tài)需水、減緩水庫水溫影響、刺激目標(biāo)魚類繁殖、改善庫區(qū)魚類孵化條件、應(yīng)急處置突發(fā)污染事件等，保障河庫生態(tài)健康，支撐河湖生態(tài)復(fù)蘇。

加快推進(jìn)數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，確保智能大壩預(yù)測未來的核心功能管用實(shí)用效用

智能大壩通過評(píng)估現(xiàn)狀、預(yù)測未來、優(yōu)化決策實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控和效能提升，其核心特征是預(yù)測未來，實(shí)施路徑是數(shù)字孿生。預(yù)測未來是智能大壩目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的根本需求，是功能作用的集中體現(xiàn)，是數(shù)字孿生的核心能力。

從目標(biāo)實(shí)現(xiàn)角度看，預(yù)測未來是智能大壩保障安全、提升效能與可持續(xù)發(fā)展的根本需求。傳統(tǒng)大壩依賴人工監(jiān)測、現(xiàn)場巡視以及安全鑒定、大壩定檢等保障安全，聚焦于大壩現(xiàn)狀評(píng)估，對(duì)未來有一定的指導(dǎo)性，但嚴(yán)重缺乏精準(zhǔn)預(yù)測能力，對(duì)工程安全和突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)只能被動(dòng)應(yīng)對(duì)，要實(shí)現(xiàn)“防患于未然”必須通過預(yù)測壩體缺陷隱患的發(fā)展、未來降雨洪水的趨勢(shì)進(jìn)行主動(dòng)防控。同時(shí)，只有精準(zhǔn)預(yù)測來水情況與各種用水需求，才能有效調(diào)配水資源，促進(jìn)工程供水、發(fā)電、航運(yùn)和生態(tài)等綜合效益的發(fā)揮。

從功能作用角度看，預(yù)測未來是智能大壩透徹監(jiān)測感知、智能分析預(yù)測、前瞻決策支持功能的集中體現(xiàn)。智能大壩通過上游水庫、下游河道和壩址區(qū)“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系，全周期全要素獲取外部環(huán)境、大壩本體等有關(guān)信息，進(jìn)行采集、傳輸和治理，是預(yù)測未來的基礎(chǔ)?；谕笍乇O(jiān)測感知數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、云計(jì)算等技術(shù)，對(duì)大壩工程性態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、功能發(fā)揮情況等進(jìn)行智能化分析診斷，是預(yù)測未來的關(guān)鍵。進(jìn)一步，基于機(jī)理模型、智能模型等，進(jìn)行決策優(yōu)化和智能控制，是預(yù)測未來的延伸。透徹監(jiān)測感知、智能分析預(yù)測、前瞻決策支持三者深度協(xié)同實(shí)現(xiàn)預(yù)測未來，構(gòu)成了數(shù)據(jù)、模型、決策的閉環(huán)控制核心。

從技術(shù)手段看，預(yù)測未來是數(shù)字孿生技術(shù)的核心能力。智能大壩通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)，是數(shù)字孿生水利工程建設(shè)在大壩工程中的具體落地應(yīng)用。數(shù)字孿生技術(shù)具備數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演的能力，通過與物理大壩同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、耦合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)。智能模擬、前瞻預(yù)演實(shí)質(zhì)是預(yù)測未來，是發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調(diào)度的前提，是數(shù)字孿生技術(shù)的核心能力，也是智能大壩的核心能力。

技術(shù)創(chuàng)新與機(jī)制創(chuàng)新并重，分類推進(jìn)智能大壩建設(shè)，確保建設(shè)任務(wù)落實(shí)落地

運(yùn)行管理需求是智能大壩建設(shè)的根本驅(qū)動(dòng)力，先進(jìn)實(shí)用技術(shù)是智能大壩建設(shè)的核心支撐。近年來我國高壩建設(shè)和運(yùn)行管理取得長足進(jìn)步，但仍存在諸多技術(shù)問題亟須突破。要搶抓新一輪科技革命的有利時(shí)機(jī)，將智能大壩的目標(biāo)導(dǎo)向和水庫大壩運(yùn)行管理的問題導(dǎo)向相結(jié)合，以提供實(shí)用、管用、效用的科技成果為目標(biāo)，從理論方法、技術(shù)、裝備、材料及工藝等方面進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，構(gòu)建應(yīng)用牽引、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用驗(yàn)證、迭代升級(jí)的良性研發(fā)體系，推動(dòng)水利新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。

智能大壩建設(shè)要技術(shù)和機(jī)制并重，構(gòu)建現(xiàn)代化的大壩工程運(yùn)行管理機(jī)制、智能大壩建設(shè)機(jī)制、先進(jìn)技術(shù)研發(fā)機(jī)制。運(yùn)行管理機(jī)制方面，要加快構(gòu)建現(xiàn)代化水庫運(yùn)行管理矩陣，全面提升水庫運(yùn)行管理精準(zhǔn)化、信息化、現(xiàn)代化水平。智能大壩建設(shè)機(jī)制方面，做好建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容、技術(shù)框架、推進(jìn)模式、保障機(jī)制等頂層設(shè)計(jì)工作，推進(jìn)新建大壩工程和在役大壩工程試點(diǎn)建設(shè)工作，構(gòu)建智能大壩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，做好與數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)有效銜接。先進(jìn)技術(shù)研發(fā)機(jī)制方面，要構(gòu)建多元互補(bǔ)、高效協(xié)同、開放交融的研發(fā)體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用深度融合。

新建大壩將智能大壩的理念貫穿大壩建設(shè)運(yùn)行管理全生命周期，智能系統(tǒng)與工程本體同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步投用、同步運(yùn)行。設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)行階段通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)中臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息的無縫銜接，打破傳統(tǒng)建設(shè)模式的階段割裂，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行全過程數(shù)據(jù)貫通與效能協(xié)同。施工階段，采用智能溫控、智能碾壓、智能灌漿、仿真優(yōu)化調(diào)控等技術(shù)，為智能大壩建設(shè)提供高質(zhì)量本體，為分析診斷提供精準(zhǔn)可靠的基礎(chǔ)信息。運(yùn)行階段錨定安全、效益與生態(tài)的協(xié)同優(yōu)化，安全層面通過水庫-大壩-下游河道的“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系，實(shí)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)的超前預(yù)警；效益層面依托流域或區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用智能化調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)單體大壩或大壩群的優(yōu)化調(diào)度；生態(tài)層面將魚類洄游通道、分層取水等智能調(diào)控設(shè)施與主體工程同步建設(shè)，在運(yùn)行期開展生態(tài)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)生態(tài)大壩的目標(biāo)。

在役工程是智能大壩建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。重點(diǎn)體現(xiàn)在我國擁有在役大壩約9.5萬座，智能大壩建設(shè)主要是在役大壩的智能化改造；難點(diǎn)體現(xiàn)在現(xiàn)有水庫大壩工程本體質(zhì)量參差不齊、設(shè)施設(shè)備不齊全、基礎(chǔ)信息不完備、管理維護(hù)和調(diào)度運(yùn)行能力不強(qiáng)等方面，智能化改造需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，分階段分步驟逐步推進(jìn)。智能化改造過程中，要對(duì)大壩工程的結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)行狀況、調(diào)度情況、管理流程等進(jìn)行全面評(píng)估，基于評(píng)估結(jié)果確定智能大壩建設(shè)的方案，核心是明確大壩現(xiàn)狀與智能大壩建設(shè)要求的差異，構(gòu)建適配的智能化升級(jí)方案。工程感知要充分利用自監(jiān)測、外診斷技術(shù)，突破老壩結(jié)構(gòu)限制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、性態(tài)等信息的全要素、全過程動(dòng)態(tài)感知。分析診斷要圍繞精準(zhǔn)預(yù)測、超前預(yù)警，構(gòu)建洪水預(yù)報(bào)、結(jié)構(gòu)安全、設(shè)備故障等算法模型，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)監(jiān)測到主動(dòng)預(yù)警。決策調(diào)控要基于大壩工程功能，統(tǒng)籌考慮防洪、供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)等功能需求，采用“正向—逆向—正向”動(dòng)態(tài)推演迭代優(yōu)化運(yùn)行方式進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。算力通信要圍繞算力高可靠、通信無死角的建設(shè)目標(biāo)，構(gòu)建超算中心、邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，高質(zhì)量建設(shè)存儲(chǔ)、計(jì)算和傳輸設(shè)施設(shè)備，構(gòu)建全覆蓋、高可靠、低延遲的通信網(wǎng)絡(luò)。

智能是大壩事業(yè)發(fā)展的未來。要秉持人類命運(yùn)共同體理念，積極參與并通過國際大壩委員會(huì)、國際水電協(xié)會(huì)、國際水利與環(huán)境工程學(xué)會(huì)、國際洪水管理大會(huì)等進(jìn)行理念、技術(shù)、案例推廣，持續(xù)推動(dòng)智能大壩理念的全球認(rèn)可。積極開展國際標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)公報(bào)的編制工作，推動(dòng)智能大壩相關(guān)核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的全球互認(rèn)。依托“一帶一路”水利合作框架，建立智能大壩理念、技術(shù)、人才三位一體推廣體系，在東南亞、南亞、中亞、拉美、非洲等大壩建設(shè)過程中融入智能大壩建設(shè)理念，支持發(fā)展中國家大壩智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)大壩工程安全和生態(tài)運(yùn)行。

Abstract: China ranks among the world’s leaders in the scale of dam projects and dam-building technology. It has delivered remarkable comprehensive benefits and achievements capturing global attention. Amid intensifying climate change, more frequent extreme weather events, lingering weaknesses in dam safety management, and emerging challenges to fully realizing these benefits, smart dam has emerged as the key measure for effectively meeting these challenges and achieving innovation-driven leadership. It can provide crucial support for creating a virtuous interaction between high-quality development and high-level safety. The defining characteristic of a smart dam is its ability to predict the future, manifested in its objectives, functions, and technological means. To accelerate its development and lead the world toward high-quality advancement in dam engineering, efforts must focus on five fronts: integrated construction of new dams, intelligent retrofitting of existing dams, breakthroughs in key technologies and innovations, continuous improvement of engineering-management institutions, and global promotion of the smart-dam philosophy.

Keywordssmart dam; high-level security; high-quality development; construction connotation; scientific and technological innovation; management institutions

本文引用格式：

仲志余.智能大壩建設(shè)的意義和內(nèi)涵[J].中國水利，2025（16）：10-14.

封面供圖伍麗麗

責(zé)編劉磊寧

校對(duì)呂彩霞

審核王慧

監(jiān)制楊軼

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