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以水为脉 · BIM如何为水电资产赋能?

admin 2022-10-24 11:52:25 93650

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大象云 · 寄语




      国家战略的地缘角逐,未雨绸缪的政治、集私铸公的经济、百花齐鸣的文化,某种程度只是一种浮面的表象,真正能够撼动整体生态系统的元素则来自于底层的资源话语掌控,电力能源便是其中战略底层元素之一。

      作为将2060零碳能源输出为历史目标的国家,我国的新能源战略和举措布置无疑自带了史诗般的色彩,因为不管是从能源结构的自革抑或过程投入的体量,都是世界任何一个国家都无法想象的巨型工程。



      而截止目前,我国电力能源60% 仍依赖于化石能源,16%来自水利,8%归属风能,光伏贡献了4%,生物燃料微占2%,其余则由核能等竞相补足。量化权重而定,水利发电仍然是未来能源自革的重要组成,而过程中的数字化科技赋能,更加助推了“以水为脉”的众多资产价值盘活,从而在可持续发展中实现人民群众对美好生活的向往目标。

      以水为脉,从翻卷着打落树叶的山涧流水,经由不尽滚滚来的长江大河,再到现世安稳、岁月静好的浣花溪边,且看数字化科技如何助力新能源的水电和存量资产的价值提炼。



孪生透明 · 横峡出平湖



      中国对于水利资源的开发,从古至今都没有停歇过。2009年更是开启了水利能源开发的加速浪潮,整体电力输出从172吉瓦快速增长至2015年的319吉瓦,而其中最引人瞩目的水电工程便是三峡水电站的建设,每年贡献22.5吉瓦电力输出,其蓄水容量直接导致地球自转速度减缓0.06毫秒,成为了水电事业中的中流砥柱。



      赭红色的陡坡竖立两岸,船舶无论大小都如同扁舟泛于江面飘荡。由三峡大坝顺流而下38公里处则为葛洲坝水利枢纽,逆流而上则回溯源头金沙江,此处坐落着数座世界级别水电站,闻名于溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩,多级调控中极致利用了金沙江年产1550亿立方米的水利资源。

      价值的量化是巨大的,与之对应便是认知的边际有了更广阔的要求,物理现实的信息如何透明化、对称化成为了工程团队需要克服的艰难之一,而解决的关键或许便是对于真实数据的采集、物理孪生的模拟、解决思路的探索、实验研判的证明。

    巨型水电站坝址区,往往面对两岸复杂的地质条件,例如基岩裸露、节理裂隙、风化卸荷、岩溶渗漏等多方面的考察,都是后期建基面、坝肩等重要部位岩体选择的重要考量。因此,仅仅于虚拟计算机系统中勾勒BIM模型是不足够的,更需要现实的数据予以佐证,从而孪生出真正的“虚拟现实”。



      因此,现场数据的采集便成为了万里长征的第一步,这其中既包含了利用无人机航拍、钻孔成像等手段采集的实景数据,也包含了利用地震波等专业手段对地质、物探等物理数据的获取。数据采集的覆盖,往往需要对坝址区、水库区等相关区域予以全方位的覆盖,从而最终能够以统一标准格式进行数据汇集整理,最终与BIM三维地质模型、坝体工程模型等点位对接,精细化数据颗粒孪生还原世界现实。

      数据颗粒是贯通时空前后序式的缆索,同时也是汇聚资源远近的坐标。集成了客观现实的物理数据,数字化系统可对现场地质条件的空间展布,借由数学算法对不同位置的土质岩体精确研判,并在后续的勘探推进中予以确认修正。

      例如,结合地下水位空间的分布和渗流规律,依托BIM地质模型的数据、实景展现,便能够综合研判岩体透水率,从而为库坝区防渗工程提供量化标准的参考,从而在工程设计中充分考虑岩溶渗漏的潜在影响。又例如,对于坝肩施工位置稳定性的考量,通过对边坡等关键块体的充分考量,并在系统中交相对比,从而为坝肩抗滑提供更加合理的工程设计建议。



      一切的简单都是艰深的,如同金字塔由若百巨石堆砌而成,数据颗粒的跨系统联结,真正实现了BIM三维模型与现场真实的镜像映射,让实景模型、地质模型、设计模型、数据属性交融,从而支持新能源水电建设中的规划勘察、设计分析、施工管理、运营维护等多环。

      水电坝站耸立,其建设者或许会随着年岁而随风凋零,但是数据颗粒却可凝固昨日的努力,承载着人类的智慧而勃发资产的生命体,借由BIM为载体而进入资产全生命周期的其他阶段。



洞察未来风险 · 回溯优选现实




      西南地带地处多条断裂点,破碎地质在水利设施的土木兴建、削山筑坝、蓄水引流之下,对于当地山体和地层的稳定性会带来一定的影响,这是客观的事实。蓄水过程中增加的水位,会对地质断层施加额外的压力,而山体的空隙可能导致水向渗透,最终让断裂层更可能出现错位等情况。



      白鹤滩为世界第二大水电站,溪洛渡为全球第三,而向家坝占据第五,世界级工程会聚而输出电力造福一方民众的同时,风险也正相关于价值的扩大,如何对水电大坝修建而造成地质影响作出研判,便成为大坝以及周边资产等运营者、所有者、当局者需要谨慎思考的问题。

      但凡要成就某件事,便要求行动以作为,并在过程错误中总结问题,在问题思考中找寻方案,古今从无风平浪静的凌空超越。但大坝承载的蓄水容量,对于任何下游的城镇来说,一旦出现事故都是不可承受的巨大代价。那么是否有另外的一个时空,幻化孪生出等比的现实,在其中进行数据逻辑的研判,找寻数学关系证据的支撑?

      2022年4月5日,中国科学技术大学官方消息,新一代的神威超级计算机,在4000万处理器核、并行效率维持于76.2%的水平下,对全球大气系统进行了数值模拟试验,重点于对其中极端气候、大气污染等方面进行了研究。层垒串并的服务器农场而形成的超巨量算力支持,或许提供了以上水电大坝所在地质活动研判的有效手段。



      水电大坝的建设依托于人类设计的蓝图,而蓝图的建构完善基础于初期采集的现实数据、虚拟的BIM模型数据、过程的更新数据,众相协调下便构建了另一个平行时空的水坝存在。同理,对于周边环境、地质条件更广域的测绘勘探,以神威一类超级计算平台为载体,以BIM、CIM三维数据模型为模具,填充现实物理的数据颗粒以条陈种种客观状态,或许就能够对地质、地震等极端情况予以模拟演变。

      例如,对于白鹤滩水电站的结构设计,在数据颗粒的模拟推算中,最终选定了混凝土双曲线拱型结构,并在地基、坝肩处加固强化混凝土,以保证大坝更完美的插嵌入河谷“缝隙”之中。而相关的模拟成果,其还可以加入更多的BIM、CIM数据颗粒予以提炼深度价值。

      在社会生活中,在以上提及的天灾情境之下,资产的受损是大概率的事件,而现代社会对应处置的“保险”产业,便是超越庸常的五尺躯身,通过集合众人有限的付出,来为个体承垫兜底集中爆发的风险。而随着经济的演变,对于众多保险公司的“再保险”业务应运而生,承载着更大范围、更大量级的风险承保业务。



      如上系统,相关的地质地震、次生堰塞湖、河道水位猛涨、建筑结构应力等多种场景,可在服务器农场组成的超级云算力支持下,集合BIM数据、CIM数据、地质数据等进行数值模拟试验,从而为保险公司及再保单位提供资产在风险环境中的可能演变结果,以此作为防范手段采取、保险方案设计等方面的重要参考凭证。

      资产的运维运营,不再是现行多系统展示的酷炫效果模型交互,也不再是简单的IOT挂载数据简单呈现,而是能够更深入的交融演绎不同情境下的可能剧情,从而洞察未来风险,回溯优选现实。



大象云 · 结语



      过往人类的强健,更多体现于某英雄个体的智慧与意志,但时间的传承却更多依靠呆滞的墨字,一撇一捺地书写其中的悲欢离合、史诗故事。而时至今日,信息载体已经不再停留于卷纸,而是以数据颗粒的形式散落于凡尘之间。



      采集、兼容、读取、解析、应用,简约的表述不意味着简单的过程,而只有过程中的动作坚守、认知破界,坚持对于基础数据颗粒的采集,坚持对于超强云场算力的适配,坚持对于场景深度演绎的迭代,才能够真正地展现数字化的真正威力和价值。

      数据颗粒,编程成一种不可动摇的价值传承,功泽后世!


END




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8 回复

qianqian
2022-10-24 08:41:46
回复让大家都看到!
fj73z3uu7
2022-10-24 09:35:10
正好用到,谢谢!
dsrq96ll
2022-10-24 09:37:22
不错
支持作者!
信息对我非常有用,谢谢!
谢谢楼主,共同发展
swert0830
2022-10-24 11:38:41
路过,支持一下啦
zzfpgi30
2022-10-24 11:52:25
不错,支持下楼主
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