数字孪生，守护大国水利的“生命线”

在湖北襄阳的崇山峻岭之下，一条长达194.7公里的“地下长河”正在悄然延伸。

作为南水北调中线工程的后续水源工程，引江补汉工程堪称中国水利史上的又一超级工程——它不仅是中国在建最长、洞径最大、综合难度最高的有压引水隧洞，更承载着提升年均调水量20亿立方米、保障北方用水安全的战略使命。

与宏伟蓝图形成鲜明对比的，是极端复杂的施工环境：8处深大断裂、突泥涌水风险、软岩大变形……传统水利工程中常见的管理痛点在此被放大。如何在高风险条件下实现“超长距离、超深埋深、超大规模”隧洞的智能建造？

在此背景下，品茗科技与中国水利水电十四局携手，在引江补汉8标段打造了一套贯穿“天、空、地、水、工”的全要素数字孪生系统，成为水利数字化转型的最佳试验场。

▲引江补汉工程输水隧洞19#平洞

水利工程，尤其是长距离隧洞项目，具有战线长、环境封闭、地质复杂、风险动态变化等特点。传统依赖人工巡检、纸质记录、经验判断的管理方式，难以实现真正意义上的风险预控和精细调度。

数字孪生的真正价值，不在于模型的逼真程度，而在于能否支撑精准决策与高效执行。

在引江补汉8标段，以“工程一张网、六项机制、四预体系”为思路，品茗科技为项目量身打造了一套覆盖施工全流程的智慧解决方案，让水利工程的数字化从概念落地为可感知、可操作的实战工具。

基于水利工程的场景特性，数字孪生平台将28公里全线的高精度倾斜摄影模型与BIM模型无缝融合，同时接入了上百个实时监测点，无论是隧洞的支护细节，还是拌合站的料仓状态，都能在数字空间中1:1还原。这使得项目管理从“事后补救”转向“事前预控”。

在最易发生风险的钻爆作业环节，品茗工程团队按照项目需求，在作业面布设气体自动监测设备和顶拱位移传感器，全天候监测隧洞内的安全隐患。在掌子面100米核心区设粉尘监测设备，一旦捕捉到数据超阈值，系统会自动调节风机，同时将预警信息定向推送至管理人员手机。

再比如项目应急管理，数字孪生系统可模拟洪水淹没、塌方逃生等场景，结合气象、地质、水文数据实现灾害推演，并自动匹配应急预案、物资调度和抢险路线。

这种场景化的风险管控，精准解决了施工中的安全隐患。六项机制和四预管理的链条，通过数字化手段高效运转。

▲隧洞开挖

而在隧洞管理的“老大难”——人员与设备管理，也在品茗的场景化服务中得到破解。

考虑到隧洞全线长度，单纯的地面定位技术难以穿透岩层，品茗科技采用“UWB隧洞+北斗/GPS地表”的融合定位方案，人员、车辆的位置信息会以隧道半剖面的形式，在数字孪生系统中呈现，可实时查看人员、设备运动轨迹。

针对隧洞施工“工序衔接慢”的痛点，智能硬件可自动识别钻爆、支护、出渣等工序进度，实时分析耗时与超时原因，主动提醒班组进行下一道工序准备，实现“循环掘进”的节奏控制。

管理人员通过指挥中心大屏，既能清晰看到TBM刀盘的实时掘进参数、拌合站料仓的库存变化，也能同步感知气象、水文变化对施工环境的影响，曾经“看不见、摸不着”的风险，如今在数字孪生系统中变得可预判、可干预。

▲人机实时定位

当引江补汉工程的“地下水脉”逐渐成形，数字孪生与各类数字化手段构建的“信息脉络”也在同步延伸。

从引江补汉8标的实践来看，水利工程的数字化在于对信息的全面掌控与高效运用。

以数字孪生为中枢，将人员、设备、环境、工序等全要素信息串联成网，不仅实现了“一屏统揽全局”，更能通过数据分析预判风险、优化决策。这种信息掌控力，让28公里长的输水隧洞不再是管理难点。

从引江补汉，到淮河入海水道，再到黄河古贤水利枢纽，在国家水网加速成型的今天，这种数字化管理模式，正推动水利工程从“经验驱动”走向“数据驱动”。而品茗科技正以行业参与者的身份，为水利数字化写下更多标杆。