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　　（1.水利部大坝安全管理中心ღღ，210029ღღ，南京ღღ；2.南京水利科学研究院ღღ，210029ღღ，南京）

　　摘要ღღ：近年来颠覆传统认知的极端降水事件频繁发生ღღ，对水库大坝安全度汛造成严重威胁ღღ，世界范围内洪水漫坝及漫顶溃坝事故时有发生ღღ，水库大坝应对极端事件的工程韧性亟待提升ღღ。移动互联网ღღ、大数据ღღ、云计算ღღ、物联网ღღ、人工智能等新一代信息技术阶跃式发展为水库大坝安全管理数字化ღღ、网络化ღღ、智能化变革提供了重要契机ღღ。强化数字赋能ღღ，对传统水库大坝开展智能化改造ღღ，是提升水库大坝工程韧性ღღ、有效防范各类极端事件风险的重要路径ღღ。从提升水库大坝工程韧性角度出发ღღ，探讨了智能大坝定义及其内涵ღღ、特征ღღ，总结了智能大坝研究与建设现状及面临的问题与挑战ღღ，凝练了智能大坝建设需要攻关突破的关键科学问题与关键技术ღღ。从加强顶层设计ღღ、科学谋划智能大坝建设规划与实施路径ღღ，加快构建智能大坝建造与智能化改造理论体系ღღ，加强科技创新以组织开展智能大坝建设关键技术和装备攻关ღღ，支撑透彻感知体系以及智能诊断ღღ、智能预警ღღ、智慧运维ღღ、智慧决策系统平台构建ღღ，加强技术标准体系建设与示范引领并推进智能大坝建设与智能化改造先行先试等方面ღღ，提出智能大坝建设路径ღღ。

　　关键词ღღ：智能大坝ღღ；韧性提升ღღ；透彻感知ღღ；智能诊断ღღ；智能预警ღღ；智慧决策ღღ；自主馈控

　　基金项目ღღ：国家重点研发计划（2022YFC3005400）ღღ；国家自然科学基金（U2443231）ღღ；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（Y722003ღღ、Y723008）ღღ。

　　水库大坝是国家重要战略性基础设施ღღ，承担着保障国家防洪安全ღღ、供水安全ღღ、粮食安全ღღ、能源安全ღღ、生态安全等重要任务ღღ。全国现有各类水库大坝9.5万多座ღღ，具有总量多ღღ、小型水库多ღღ、土石坝多ღღ、老旧坝多ღღ、病险库多ღღ、高坝大库多等特点ღღ。从坝型看ღღ，土石坝占91.8%ღღ；从建成年代看ღღ，20世纪50—70年代及之前修建的占87.1%ღღ，平均坝龄53年ღღ。

　　近年来ღღ，颠覆传统认知的极端暴雨事件频繁发生ღღ，对水库大坝安全度汛造成严重威胁ღღ，国内外洪水漫坝及漫顶溃坝事故时有发生ღღ。从国内看ღღ，2018年8月1日ღღ，新疆哈密地区射月沟小（1）型水库遭遇超标准洪水漫顶溃坝ღღ，该水库校核洪水标准为300年一遇ღღ，而实际发生洪水超1000年一遇ღღ，漫顶水深达5mღღ。2021年汛期ღღ，我国多地出现连续强降雨天气ღღ，导致两座水库漫顶溃坝ღღ、多座水库出现漫坝险情ღღ；7月18日ღღ，内蒙古莫力达瓦旗12h累计降雨量232.1mmღღ，导致一座小（1）型水库（永安水库）ღღ、一座中型水库（新发水库）漫顶溃坝ღღ，其中永安水库遭遇的500年一遇洪水的校核洪峰流量比原设计大204%ღღ，新发水库遭遇的300年一遇洪水的校核洪峰流量比原设计大225%ღღ；2021年河南郑州“7·20”特大暴雨小时最强点雨量201.9mmღღ，突破我国大陆气象观测记录历史极值ღღ，导致郑州市143座水库中有84座出现不同程度险情ღღ，其中郭家嘴水库出现漫坝险情ღღ，严重威胁下游南水北调中线日ღღ，湖北襄阳地区普降特大暴雨ღღ，5座小（2）型水库出现漫坝险情ღღ。2023年“七下八上”防汛关键期ღღ，松花江流域部分支流发生超实测记录洪水ღღ，哈尔滨市磨盘山水库ღღ、龙凤山水库两座大型水库几近漫坝ღღ。2024年7月20日ღღ，黑龙江省绥化市明水县遭遇超100年一遇特大暴雨洪水袭击ღღ，永兴镇最大降雨总量281.9mmღღ，前锋水库ღღ、宏胜水库两座小（2）型水库出现漫坝险情ღღ。从国际看ღღ，2018年7月23日ღღ，热带风暴“山神”（Son-Tinh）过境引起的持续强降雨导致老挝桑片-桑南内水电站副坝溃决ღღ。2020年5月1日ღღ，乌兹别克斯坦萨尔多巴（Sardoba）水库遭遇台风暴雨后溃坝ღღ，超过7.5万人被迫转移ღღ；5月19日ღღ，持续强降雨导致美国密歇根州伊登维尔（Edenville）大坝和桑福德（Sanford）大坝相继溃决ღღ，上万人被迫紧急撤离ღღ。2021年2月7日ღღ，印度北阿坎德邦在建的里希甘加（Rishiganga）水电站大坝上游冰川崩塌产生超标准洪水导致其漫顶溃决ღღ；3月8日ღღ，强降雨导致美国夏威夷毛伊岛考帕卡鲁亚（Kaupakalua）土坝漫顶溃坝ღღ。2023年9月10日ღღ，飓风“丹尼尔”带来极端强降雨ღღ，利比亚东部港口城市德尔纳河上游24h内产水量超过阿尔比拉德和阿布曼苏尔两座水库总库容的5倍ღღ，9月11日凌晨2时左右两座水库相继溃坝ღღ，溃坝洪水瞬间冲击历史名城德尔纳ღღ，全国超过10%的人口遭受洪灾影响ღღ；10月4日凌晨ღღ，中印边境锡金邦提斯塔河流域因持续降雨诱发南洛纳克冰川湖溃决ღღ，产生的毁灭性大洪水导致下游提斯塔Ⅲ级水电站溃坝ღღ，沿河15座桥梁及大量建筑ღღ、军事设施被冲毁ღღ。2024年5月2日ღღ，因遭遇极端暴雨洪水ღღ，巴西南里奥格兰德州（Rio Grande do Sul）七月十四（14 de Julho）水电站库水位超10000年一遇校核洪水位0.3mღღ，碾压混凝土坝上部整体失稳溃决ღღ；7月26日ღღ，俄罗斯西南部车里雅宾斯克州基阿利姆（Kialimskoye）水库土石坝在持续强降雨冲击下因调度不当溃坝ღღ，所幸未造成人员伤亡ღღ。

　　2000年以来ღღ，我国水库年均溃坝率已降至0.5/10000以下ღღ，进入世界低溃坝率国家行列ღღ，但超标准洪水导致的溃坝占比呈明显增大趋势ღღ，这与当前极端天气事件频发和强人类活动影响有很大关系ღღ。未来要实现“确保现有水库安然无恙”防御目标ღღ，必须提升水库大坝应对超标准洪水等各类突发事件的工程韧性ღღ。

　　“工程韧性”概念最早由加拿大学者Holling提出ღღ，其定义为工程系统在受到洪水ღღ、地震等自然灾害及社会动荡ღღ、战争ღღ、等强人类活动扰动后恢复平衡或稳定状态的能力ღღ。基于此定义ღღ，水库大坝工程韧性则是指库坝系统在受到暴雨洪水ღღ、突发地震ღღ、强人类活动等扰动ღღ，或出现漫顶ღღ、渗漏ღღ、滑坡ღღ、裂缝等工程险情后恢复工程基本功能与稳定运行状态的能力ღღ。中国工程院发布的《全球工程前沿2023》中将“结构与工程系统全寿命抗灾韧性”列为10项土木ღღ、水利与建筑工程领域工程研究前沿之一ღღ。国际上也对变化环境下水工程韧性提升给予了高度关注ღღ。2024年9月14日ღღ，在北京召开的第18届世界水资源大会“水工程韧性提升-应对极端事件”专场会议指出ღღ，近年来ღღ，在气候变化和强人类活动背景下ღღ，全球水系统遭遇的外界干扰频率ღღ、强度不断增强ღღ，高韧性水治理迫在眉睫凯发官方网站ღღ。水库大坝等水工程在应对气候变化ღღ、实现高韧性水治理中发挥着越来越重要的作用ღღ。2024年5月23日ღღ，在印度尼西亚巴厘岛召开的第十届世界水论坛“气候变化下水利基础设施韧性提升”分会指出ღღ，提升水工程应对洪水ღღ、干旱ღღ、旱涝急转等极端事件的适应能力与工程韧性ღღ，具有重要的现实意义ღღ。

　　近年来ღღ，有关提升工程韧性的研究取得显著进展ღღ，特别是在提升城市基础设施和区域经济的韧性方面ღღ。学者们通过运用大数据ღღ、人工智能和机器学习等先进技术ღღ，对城市电力系统ღღ、交通网络和建筑结构进行风险评估和优化设计ღღ，以提高工程在面对自然灾害和人为干扰时的恢复力和适应力ღღ。

　　变化环境与强人类活动给水库大坝安全带来新的挑战ღღ，传统安全管理理念和模式已难以满足新阶段水库大坝高质量发展与高水平安全需求ღღ。物联网ღღ、云计算ღღ、大数据ღღ、人工智能等新一代信息技术阶跃式发展为水库大坝安全管理数字化ღღ、网络化ღღ、智能化变革提供了重要契机ღღ，强化数字赋能ღღ，开展智能大坝建设或对传统水库大坝开展智能化改造ღღ，是提升水库大坝工程韧性ღღ、有效防范各类极端事件风险挑战的重要路径ღღ。面向发展水利新质生产力ღღ，智能大坝建设已成为坝工技术进步的制高点ღღ，也成为当下水利行业重点推进的工作和研究热点ღღ。王浩所在研究团队较早系统阐述了智慧水利的数字赋能体系框架ღღ；钟登华等探讨了大坝建设及运行管理过程中在数字化ღღ、智能化方面的关键需求ღღ；李庆斌等针对大坝智能建造提出了基于感知—分析—控制的闭环控制理论ღღ；盛金保等阐明了大坝安全智慧管理的内涵ღღ，并在水库大坝性能演化与灾变机理ღღ、大坝安全智能诊断决策理论与方法等方面取得研究进展ღღ。

　　本文从提升水库大坝工程韧性角度ღღ，探讨了智能大坝定义及其内涵ღღ、特征ღღ，总结了智能大坝研究与建设现状及面临的问题与挑战ღღ，凝练了智能大坝建设与智能化改造需要攻关突破的关键科学问题与关键技术ღღ，针对性提出了智能大坝建设发展路径ღღ。

　　智能大坝是以大坝工程物理实体凯发官方网站ღღ、赋存环境数字体为基础ღღ，通过移动互联网ღღ、大数据ღღ、云计算ღღ、物联网ღღ、人工智能等新一代信息技术ღღ，以及传感器ღღ、卫星遥感ღღ、高效算法ღღ、信息融合ღღ、自动控制等前沿技术与水库大坝专业知识的深度融合ღღ，以透彻感知ღღ、自主分析ღღ、自主馈控为基本运行模式ღღ，以透彻感知ღღ、全面互联ღღ、深度融合ღღ、广泛共享ღღ、智能应用ღღ、泛在服务为重要特征ღღ，基于数据—机理—知识三元驱动ღღ，实现水库大坝全生命周期安全与风险的智能感知—融合—诊断—预警—决策—防控ღღ，显著提升水库大坝工程韧性ღღ。

　　智能大坝以实现大坝“物理空间可视化ღღ、安全监控智能化ღღ、物联网络图形化ღღ、运行管理协同化”为具体功能目标ღღ，建设“数字大坝ღღ、协同大坝ღღ、韧性大坝ღღ、绿色大坝ღღ、高效大坝ღღ、安全大坝”ღღ，显著提升水库大坝工程韧性ღღ，在更高水平上保障大坝安全运行和效益发挥ღღ。

　　智能大坝基于系统安全理念ღღ，跨越了空间ღღ、时间ღღ、用户ღღ、业务4个维度ღღ。空间维度包括水库大坝工程自身及上下游ღღ、左右岸影响区ღღ；时间维度跨越水库大坝规划设计ღღ、施工建设ღღ、蓄水运行ღღ、加固改造ღღ、降等报废等全生命周期ღღ；用户维度包括水行政主管部门ღღ、水库大坝主管部门和运行管理单位ღღ、水库功能受益对象等ღღ；业务维度包括工程安全运行ღღ、科学优化调度ღღ、业务高效管理ღღ、风险快速处置ღღ。

　　智能大坝建设涉及4大赋能体（系）与8项核心技术ღღ，即水库大坝工程体ღღ、赋存环境数字体ღღ、矩阵管理智慧体ღღ、技术标准体系ღღ，以及智能感知设备（传感器）ღღ、物联网ღღ、数字孪生ღღ、大数据ღღ、云计算ღღ、移动互联网ღღ、人工智能ღღ、网络信息安全技术ღღ。

　　智能大坝实现水库大坝全生命周期横向到边ღღ、纵向到底全方位要素信息透彻感知ღღ、智能融合ღღ、智能监管ღღ、智能调度ღღ、智慧运维ღღ；统筹上下游ღღ、左右岸ღღ，对大坝安全和灾变进行智能诊断和预警ღღ，对大坝运行风险态势进行智能辨识ღღ、决策与自主馈控ღღ。

　　通过智能大坝建设与智能化改造ღღ，实现水库大坝建设与安全管理理念和技术从数据到信息ღღ、从信息到知识ღღ、从知识到智能ღღ、从智能到智慧的转变ღღ，使传统大坝具备物联感知ღღ、全要素表达ღღ、可视化呈现ღღ、数据融合供给ღღ、空间分析计算ღღ、模拟仿真推演ღღ、虚实交互ღღ，以及自我学习ღღ、自我优化ღღ、自主诊断ღღ、自主馈控等多种能力ღღ。

　　物理实体大坝是水库发挥防洪ღღ、灌溉ღღ、发电等综合效益的物质基础ღღ，是工程建设和行业管理的具体对象ღღ，是现代化智能感知技术装备的物理载体ღღ；数字孪生大坝是物理实体大坝的数字化映射ღღ，通过BIMღღ、GISღღ、VR等技术ღღ，将工程实体ღღ、机械设备ღღ、监测仪器等映射到三维数字化可视空间ღღ，实现水库大坝建管业务及信息交互从纸面到屏幕ღღ、从二维到三维ღღ、从抽象静态到形象动态的提升ღღ。

　　“天空地水工”全要素信息感知仪器设备是智能大坝的“感觉器官”和“信息终端”ღღ，实现大坝变形ღღ、应力ღღ、渗流ღღ、温度等监测量ღღ，以及水情ღღ、雨情ღღ、旱情ღღ、地震等环境监测量的全面实时感知ღღ。移动互联网等数据通信传输技术与网络基础设施为海量监测信息在智能大坝的“感知终端”和“大脑中枢”之间搭建高效互联互通的信息高速公路ღღ，实现人-机-物高速率ღღ、低时延互联ღღ。

　　（3）多源数据融合分析与大坝安全性态智能诊断及风险自适应预警和自主馈控是核心

　　大坝人工智能是人类为水库大坝开发的“大脑中枢”ღღ，利用计算机模拟大坝工程师的逻辑思维和推理决策过程ღღ，通过深度学习ღღ，对多源异构数据进行融合分析ღღ；利用监测数据ღღ、专业知识ღღ、技术标准ღღ、工程经验对大坝安全性态进行智能诊断ღღ；通过仿真模拟对大坝全生命周期可能场景或极端工况下风险演化进行数字化预演ღღ、自适应预警和自主馈控ღღ。

　　智能大坝能够在学习ღღ、推理ღღ、预演基础上ღღ，对大坝建设和运行管理进行智慧决策ღღ，建设期能够对混凝土振捣ღღ、土石料碾压星河满月漫画ღღ、坝基灌浆ღღ、混凝土温控等重要过程及施工进度进行精准化监控ღღ；运行期对水库大坝安全性态进行透彻感知和智能诊断ღღ，对调度运用ღღ、维修养护ღღ、更新改造ღღ、功能提升ღღ、隐患治理ღღ、风险防控等作出科学判断和优化决策ღღ，并反馈给设备管理人员ღღ，通过合理权限分配ღღ，实现闸门自动控制ღღ、隐患智能处理ღღ、预警信息发布ღღ、预案迭代优化ღღ、风险自主防范等功能ღღ。

　　利用新一代信息技术改造升级传统水利基础设施ღღ，促进水利新质生产力发展ღღ，是国家和行业重点推进的工作任务ღღ，也是行业学者关注和研究的焦点ღღ。2023年5月ღღ，中央ღღ、国务院印发《国家水网建设规划纲要》风力发电ღღ，明确全面推动水网工程数字化智能化建设ღღ，提升调度管理智能化水平ღღ，打造全覆盖ღღ、高精度ღღ、多维度ღღ、保安全的水网监测体系ღღ。水利部也相继印发《水利部关于印发加快推进新时代水利现代化的指导意见的通知》（水规计〔2018〕39号）ღღ、《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》（水信息〔2021〕323号）ღღ、《水利部关于加快构建现代化水库运行管理矩阵的指导意见》（水运管〔2023〕248号）ღღ、《水利部印发〈关于推进水利工程建设数字孪生的指导意见〉的通知》（水建设〔2024〕93号）等系列文件ღღ，以提升水利工程建设全要素ღღ、全过程的数字化星河满月漫画ღღ、网络化ღღ、智能化管理能力ღღ。智能大坝建设与智能化升级改造依赖于多种前沿技术创新突破和集成应用ღღ，近年来ღღ，通过积极推进水利信息化ღღ、智慧水利ღღ、数字孪生水利建设等相关工作ღღ，大坝智能建造ღღ、智能感知ღღ、智能预警ღღ、智能监控ღღ、技术标准等领域研究及应用取得明显进展ღღ。

　　随着大坝工程建设规模与难度逐渐加大ღღ，数字化ღღ、信息化和智能化的工程建设管理需求日趋迫切ღღ。智能建造技术的引入ღღ，不仅提高了大坝建设的质量与效率ღღ，更在施工安全性ღღ、环境友好性等方面带来了显著提升ღღ。大坝智能建造技术的发展主要可以归纳为理论ღღ、技术ღღ、方法ღღ、设备4个方面ღღ。

　　理论层面ღღ，融合在线监测与仿真技术实现建造过程中大坝性态的实时分析和调控ღღ，成为提高大坝安全性和降低风险的有效手段ღღ，形成了基于感知—分析—控制闭环控制理念的智能建造理论ღღ。

　　技术层面ღღ，通过融合物联网ღღ、大数据等技术建立了智能监控系统ღღ，同时提出了材料生产ღღ、浇筑ღღ、振捣凯发官方网站ღღ、压实ღღ、灌浆等质量评估系统ღღ；基于数字孪生技术与Unity可视化展示平台等实现了对大坝施工全过程的可视化动态展示ღღ；通过集成信息技术和工程管理理论提出了智能施工管理技术ღღ，实现施工过程的智能调度ღღ。

　　方法层面ღღ，结合智能监控系统获取的材料信息ღღ，提出基于多源信息融合驱动的坝料物理力学模型识别与参数综合反演技术ღღ，并研发了智能决策模块ღღ，为现场科学ღღ、高效的施工管理提供了有效手段ღღ。

　　设备层面ღღ，近年来发展较为成熟的智能施工机械通过配备各种传感系统ღღ、监测系统和集成智能算法的控制系统等ღღ，完成自动定位ღღ、现场环境感知ღღ、路径规划ღღ、自动施工动作执行等任务ღღ；研发了集成环境信息监测设备ღღ、控制参数计算的理论模型和反馈控制系统的喷雾ღღ、温控等装备系统ღღ，实现对控制参数的智能化动态控制ღღ，并在乌东德水电站和白鹤滩水电站等智能建造过程中成功应用ღღ。需要指出的是ღღ，智能建造的大坝并不一定是智能大坝ღღ，但可以为智能大坝建设奠定良好物理实体基础ღღ。

　　多源信息透彻智能感知是实现水库大坝数字化ღღ、网络化ღღ、智能化运行管理的基础ღღ，通过卫星遥感ღღ、人工智能等新技术ღღ，无人机ღღ、无人船ღღ、水下机器人等新装备新技术的应用ღღ，构建覆盖水库上下游ღღ、左右岸的“天空地水工”全天候动态监控体系ღღ，可为实现水库运行管理信息系统数据集成ღღ、全面提升水库工程全要素风险感知与防控能力提供重要技术支撑ღღ。在大尺度监测技术与装备方面ღღ，综合应用卫星遥感技术可实现对库区ღღ、下游河道等区域地表环境和时空变化的大范围ღღ、长时序动态监测ღღ；在中小尺度监测技术与装备方面ღღ，研发应用了一批新型监测技术与设备ღღ，包括智能感知终端ღღ、无人机ღღ、无人船等ღღ。通过加强窄带物联网（NB-IoT）ღღ、5G等新一代物联通信技术及智能感知ღღ、控制执行和精准计量等设备的应用ღღ，提升传统安全监测手段的自动化ღღ、智能化水平ღღ；在深水探测技术与装备方面ღღ，我国自主研发的大坝深水检测专用载人潜水器“禹龙号”成功突破了300m级深水环境大坝安全保障技术难题ღღ，重点解决了载人潜水器作业固定ღღ、水下定位ღღ、作业工具搭载ღღ、低能见度探测ღღ、安全防护ღღ、宽视野观察窗研制等技术难题ღღ；在全要素数据集成与数据底板构建方面ღღ，汇集工程基础数据ღღ、“天空地水工”全天候动态监测数据ღღ、地理空间数据ღღ、业务管理数据以及跨行业共享数据ღღ，构建水库全要素信息数据底板ღღ，实现工程多源信息的透彻感知ღღ。

　　通过实时监测水位ღღ、降雨量ღღ、渗流ღღ、应力ღღ、沉降等关键物理量ღღ，及时发现工程潜在风险和异常情况ღღ，进一步预测可能发生的险情ღღ，如洪水ღღ、滑坡和结构损坏等ღღ，并实现风险智能预警ღღ，为应急决策提供科学依据ღღ。

　　在雨水情监测预报“三道防线”构建方面ღღ，随着数字孪生技术的推广应用ღღ，在数字孪生场景中接入或叠加雨量和洪水预报成果展示功能不断完善ღღ。在智能诊断模型与动态预警体系构建方面ღღ，融合工程全生命周期内“天空地水工”全天候智能监控系统汇集的全要素信息ღღ，充分挖掘工程设计ღღ、建设ღღ、运行期信息特征并实现全生命周期数据互馈ღღ，基于数字孪生平台形成了大数据环境下大坝安全性态的数据-机理双驱动智能融合及诊断方法与模型ღღ。在仿真预演与系统研发方面ღღ，通过构建具备正反向推演功能的全过程ღღ、多情景模拟仿真预演体系对预报场景进行前瞻预演ღღ，为调度方案优选ღღ、应急预案制定提供科学依据ღღ。在应急预案迭代优化方面ღღ，数字化应急预案可为快速应急抢险调度提供决策支持ღღ，通过结构化ღღ、模块化应急预案基础要素ღღ，如组织机构ღღ、预警与预防机制等ღღ，融合水库防洪调度方案和风险人口及社会经济热力图分析成果等进行模拟仿真ღღ，快速生成匹配当前情景的应急指令群ღღ，作为进一步动态模拟和迭代优化的基础ღღ，实现应急预案的数字化ღღ、矢量化ღღ、结构化处理ღღ。

　　智能大坝建设通过融合新一代信息化技术及专业知识实现大坝安全性态的透彻感知ღღ、自主分析ღღ、自主馈控及大坝全生命周期智能监控ღღ，建设大坝智能监管平台ღღ，集成实时监测ღღ、预警预报ღღ、智能决策及信息共享等功能ღღ，为应对突发事件中大坝风险智能防控提供技术支撑ღღ。

　　在智能监管模式方面ღღ，针对大坝监管信息异构性强的问题ღღ，建立了信息分类标准及模型ღღ，实现监管信息的标准化管理ღღ；建立了全国水库大坝安全信息采集上报与共享体系ღღ，实现数据共享ღღ、分析ღღ、应用和水库大坝安全管理的规范化太阳能产业ღღ，ღღ、精细化ღღ、智能化ღღ；初步构建了“法规制度为依据ღღ、监管机制为保障ღღ、监管体制为支撑ღღ、监管措施为抓手”的智能监管模式与机制ღღ；建立了管理评估标准及分级预警指标体系ღღ、大坝安全技术手册质量智能评估方法及系统等ღღ。在动态智能监管方法与技术方面ღღ，在大坝安全智能监管模式框架下ღღ，基于监管异构信息标准化成果ღღ，采用关联ღღ、聚类等方法挖掘识别大坝安全监管潜在风险并实现定量化分析ღღ，为提出针对性监管措施提供依据ღღ，建立适用于不同阶段ღღ、不同风险等级的大坝智能动态监管方法ღღ。在智能监管平台建设方面ღღ，围绕管理监督ღღ、安全预警ღღ、应急决策三个环节ღღ，构建水库大坝安全信息共享与多维协同监管云服务架构ღღ，包括智能监管ღღ、智能预警及智能决策系统ღღ。

　　为充分发挥技术标准的引领性ღღ、基础性ღღ、保障性作用ღღ，以构建面向发展水利新质生产力的技术标准体系为目标ღღ，加星遥感ღღ、智能巡检ღღ、无人机与水下机器人等新技术应用ღღ，水利部新修订的《水利技术标准体系表》中ღღ，将智能化施工技术作为功能序列“施工与安装”的重要内容ღღ，同时形成国家水网工程智能化设计标准ღღ、大坝安全智能监测技术导则等31项智能大坝建设相关标准制修订计划ღღ。但上述技术标准出台尚待时日ღღ，智能大坝建设与智能化改造技术标准体系建立依旧任重道远ღღ。

　　相较于智慧城市ღღ、智能电网ღღ、智能交通ღღ、智能医疗等领域的快速发展星河满月漫画ღღ，智能大坝建设特别是传统大坝智能化升级改造ღღ，在理论方法ღღ、关键技术ღღ、仪器装备ღღ、标准规范等方面尚存以下突出问题与挑战ღღ。

　　智能大坝是蕴含新一代发展理念的大坝发展形态ღღ，而统筹规划ღღ、设计ღღ、建设ღღ、蓄水ღღ、运行ღღ、加固ღღ、改造ღღ、退役等全生命周期建设运行安全保障的智能建设尚处在理论探索阶段ღღ，特别是面广量大的已建水库大坝信息化基础设施薄弱ღღ，建设信息缺失ღღ，运行期监测数据匮乏ღღ，难以支撑大坝安全智能诊断与协同管理ღღ，智能化改造的理论ღღ、方法与技术缺少实践探索经验ღღ，统筹水库大坝全生命周期的智能大坝建设理念方法与技术体系亟待构建ღღ。

　　在大坝透彻感知体系构建方面ღღ，涵盖监测ღღ、检测ღღ、探测等全要素的透彻感知体系尚未建立ღღ，相应的感知设备布设方法与技术标准不健全ღღ，多源感知要素数据治理融合度较低ღღ，无法实现关键要素时间连续和空间全面的透彻感知ღღ；在大坝安全性态智能诊断ღღ、预警与馈控方面ღღ，尚存在多源多模态数据相互融合技术缺乏ღღ，数据ღღ、机理及知识的相互协同性不强ღღ，面向结构性态演变ღღ、环境变化等复杂环境条件下的安全性态自诊断和自适应预警能力不足等问题ღღ。如何通过理论与方法创新ღღ，将传统坝工技术与新一代信息技术和前沿技术充分融合ღღ，全面感知水库大坝全天候ღღ、全要素ღღ、全周期多源信息ღღ，通过数据融合实现大坝安全与风险的智能诊断—预警—决策—防控关键技术仍需进一步深入研究ღღ。

　　智能大坝透彻感知体系是包括“天空地水工”监测ღღ、检测与探测等全要素感知信息深度融合的体系ღღ，可靠的仪器装备是透彻感知的关键ღღ，现有埋入式大坝安全监测仪器以弦式ღღ、差阻式ღღ、电容式等为主ღღ，长期稳定性ღღ、环境适应性ღღ、观测精度难以满足复杂运行环境下大坝安全风险早期精准识别的需求ღღ，一旦发生损坏ღღ，往往难以及时修复更新ღღ，无法保证监测数据的时空连续性ღღ。现地终端功能不足ღღ，数据缺失防控与仪器故障修复技术尚不健全ღღ，难以支撑智能大坝透彻感知体系建设ღღ。同时ღღ，适应复杂环境的大坝智能建造装备ღღ，以及大坝深水长距离检测与修补加固装备ღღ、深埋隐伏病害无损检测与处置装备还存在关键短板ღღ。如何通过自主研发全链条关键仪器装备ღღ，进一步提升水库大坝信息感知ღღ、性能仿真ღღ、智能诊断ღღ、智能维护等全覆盖业务领域智能化水平有待深入研究ღღ。

　　技术标准是推动智能大坝建设与传统大坝智能化改造布局的重要支撑ღღ，是引导智能大坝规模化应用和技术产业生态集群建设的关键基础ღღ。尽管水利部新修订的《水利技术标准体系表》将国家水网工程智能化设计标准ღღ、大坝安全智能监测技术导则等31项智能大坝建设相关技术标准列入其中ღღ，但标准制修订需要相关研究基础与应用实践支撑凯发官方网站ღღ，距离上述标准出台仍有相当长时间ღღ，科学ღღ、合理ღღ、可行的智能大坝建设与智能化改造技术标准体系亟待加速建立ღღ。

　　智能大坝建设和传统大坝智能化改造应以提升工程韧性ღღ、支撑水库大坝高质量发展与高水平安全为统领ღღ，以推动数智赋能ღღ、应用至上为核心ღღ，锚定数字化ღღ、网络化ღღ、智能化发展主线ღღ，坚持目标导向ღღ、需求牵引ღღ，统筹谋划ღღ，整体推进ღღ。

　　智能大坝的顶层设计是引领智能大坝的技术框架ღღ、建设目标ღღ、建设内容ღღ、推进模式及保障机制的基础ღღ，具体实施路径是保障智能大坝建设与智能化改造有序推进和持续发展的关键ღღ。一是遵循新阶段水利新质生产力ღღ、水利高质量发展和高水平安全基本要求ღღ，强化传统坝工技术与新一代信息技术和前沿技术的深度融合ღღ，开展多学科多技术联合科技攻关ღღ，破解智能大坝建设与智能化改造关键技术瓶颈与装备瓶颈ღღ；二是基于智能感知—融合—诊断—预警—决策—防控全链条技术路线ღღ，在全国范围有序推进“数字大坝ღღ、协同大坝ღღ、韧性大坝ღღ、绿色大坝ღღ、高效大坝ღღ、安全大坝”建设ღღ；三是统筹考虑功能需求与技术创新进展ღღ，分阶段稳步推进ღღ，在应用中不断迭代升级ღღ。

　　加快构建集“多维度信息感知ღღ、多目标智能决策ღღ、多要素实时控制”为一体的智能大坝建设与智能化改造理论方法体系ღღ，涵盖智能感知ღღ、智能仿真ღღ、智能诊断ღღ、智能预警ღღ、智能调度ღღ、智慧运维ღღ、自主馈控等全链条业务需求ღღ，为实现设计ღღ、施工ღღ、运行全过程中施工要素ღღ、材料性能ღღ、结构性态ღღ、风险演化等因素的综合智能调控ღღ，解决大坝结构服役状态调控ღღ、生命期安全性能评估ღღ、风险预测预警难题ღღ，实现“高质ღღ、高效ღღ、安全ღღ、绿色”智能建设目标提供理论基础ღღ。

　　构建“天空地水工”一体化监测网ღღ，融合三维可视化技术ღღ，采用智能优化算法ღღ，实现大坝智能感知体系优化设计ღღ。融合高精度感知ღღ、抗电磁抗干扰技术以及精密制造工艺ღღ，加快大坝智能传感器研发ღღ，实现传感器与专用微型处理器的结合ღღ，研制高精度ღღ、抗干扰且集自诊断凯发官方网站ღღ、自校准ღღ、功耗管理ღღ、数据处理等功能的一体化智能传感器ღღ，增加传统传感器不具备的自动校零ღღ、漂移补偿ღღ、传感单元过载防护ღღ、数采模式转换ღღ、数据存储ღღ、数据分析等功能ღღ。研发集成无线传感器网络技术ღღ，建立大坝综合监测数据传感网络体系ღღ，构建感知节点的数字孪生系统ღღ，实现智能传感器与数字孪生技术的多效结合ღღ。研发多源数据智能采集ღღ、冗余存储与多信道自适应通信和智能感知预警的现地终端装备ღღ。

　　研发基于大测深探地雷达ღღ、分布式电法等技术的大坝病害智能外检测技术装备ღღ；积极推动新一代人工智能在风险感知和智能诊断技术中的应用ღღ，开发智能算法ღღ，感知监测数据中的异常信息和风险特征ღღ，提升水库大坝潜在风险辨识与量化评估能力ღღ；开发极端情况下的智能预测与预警系统ღღ，提升数据处理自主分析能力和自动响应效率星河满月漫画ღღ，提升风险处置智能决策技术能力ღღ。

　　加快物联网ღღ、人工智能与绿色施工技术的融合ღღ，提升技术适应性与可靠性ღღ，提高施工全过程自动化技术集成率ღღ。构建大坝建设多源信息感知体系ღღ，实现大坝建造过程信息感知的精准性与实时性ღღ。研发新型加固材料ღღ，创新加固技术ღღ，优化改造方案ღღ，提高已建坝结构强度ღღ，强化服役性态ღღ。通过智能化改造ღღ，开展已建坝智能传感监测体系建设ღღ，推动传统已建坝信息化ღღ、数字化提档升级ღღ。

　　发展适用于高寒高海拔地区深厚覆盖层和软岩地基的筑坝技术ღღ，以及严酷环境下耐久性混凝土ღღ、特大型堆积体利用ღღ、高陡边坡稳定控制ღღ、大型弃渣场利用与安全控制等关键技术ღღ。研发深埋长隧洞勘测ღღ、高机动性地球物理探测ღღ、高架大跨度渡槽震灾防控技术与装备ღღ，以及新型高效破岩与刀盘卡机快速脱困技术ღღ，高地热ღღ、高地应力ღღ、多断层破碎带等复杂地质条件下深埋长隧洞钻爆法星河满月漫画ღღ、TBM法智能安全高效掘进技术与装备ღღ。

　　发展国产三维可视化图形设计软件ღღ，研究高效高精度的三维可视化技术ღღ。整合微观材料性能到宏观结构行为的多尺度仿真模型与仿真结果ღღ，利用数字孪生技术ღღ，实现大坝虚拟规划与场景预演凯发官方网站ღღ、施工仿真模型的智能更新ღღ、施工方案的智能优化与反馈控制等技术更新ღღ，实现对大坝建设进度和质量的动态控制ღღ，解决由大坝建设过程中的随机性和不确定性造成的施工进度和质量控制难度大等问题ღღ。开发高效直观的人机交互界面ღღ，实现协作设计和决策的便捷性ღღ。

　　研发适用于广泛环境条件的高耐久ღღ、高强度ღღ、优异抗渗性和抗裂性的新型混凝土材料和其他筑坝材料ღღ。开展生态环境友好型材料研究ღღ，提高工业副产品和废料的利用率ღღ，利用现代纳米和生物技术手段凯发官方网站ღღ，改善传统建筑材料的力学性能和耐久性ღღ。促进材料科学ღღ、环境科学ღღ、信息技术等多学科交叉凯发官方网站ღღ，建立和完善新型材料性能评估和检测体系ღღ。

　　基于大数据分析与机器学习等智能算法ღღ，开发基于大量监测数据的深度分析模型ღღ，实时评估大坝结构健康状态ღღ，实现复杂外荷载作用下水库大坝力学响应与灾变过程仿真ღღ。开发基于物理模型和历史数据的大坝老化与寿命预测模型ღღ，构建大坝渗流与裂缝发展预测模型ღღ，对潜在安全隐患进行早期识别ღღ，提升水库大坝风险智能预警和自主馈控水平ღღ。

　　开发基于物理模型和数据驱动模型的预测工具ღღ，结合大坝的历史监测数据和实时数据ღღ，对大坝的运行状态进行智能预测ღღ。利用灾变模拟结果进行水库大坝风险评估ღღ，分析可能的损害模式和失效机制ღღ，为智慧决策提供科学依据ღღ。基于监测风险阈值ღღ，建立自动预警系统ღღ，实现自动触发预警和启动应急响应程序ღღ。

　　研发“天空地水工”智能监测数据融合与治理技术ღღ，开发基于大数据及机器学习的监测数据异常识别技术ღღ、多源多时空监测数据融合治理模型ღღ，开发水库大坝智慧运维管理平台ღღ，实现实时数据ღღ、预警信息ღღ、操作日志ღღ、维护记录ღღ、安全检查报告智能处理ღღ，利用监测与预测分析结果提供操作建议ღღ、维护措施和风险处置策略ღღ。

　　研究大坝风险全天候感知信息传输ღღ、存储ღღ、融合方法ღღ，构建大坝空间数字化映射场景ღღ，明晰风险馈控协同模式ღღ，建立大坝运行风险态势的智能感知与智能馈控协同平台ღღ，实现大坝全生命周期安全与风险智能感知—融合—诊断—预警—决策—防控闭环管理ღღ。

　　6.加强技术标准体系建设与示范引领ღღ，推进智能大坝建设与智能化改造先行先试

　　选取建设条件充分ღღ、建设需求明确ღღ、功能发挥显著的工程开展先行先试工作ღღ，包括新建智能大坝和在役大坝的智能化升级改造ღღ，探索与技术相适应的工程建设运维管理体系ღღ，加强试点项目建设成效的考核与总结ღღ，提炼可复制ღღ、可推广的成功模式和技术成果ღღ，为后续的迭代改进提供依据ღღ，引导其他大坝工程向智能大坝发展ღღ。

　　围绕智能大坝建设目标与建设原则ღღ，在总结先行先试建设经验基础上ღღ，面向智能大坝设计ღღ、施工ღღ、改造ღღ、加固ღღ、评价ღღ、水文ღღ、监测ღღ、检测ღღ、信息化等全生命周期ღღ、全业务流程技术标准要求ღღ，强化新一代信息技术ღღ、前沿技术与坝工知识的深度融合ღღ，创建能够有效支撑智能大坝建设和智能化改造的法规制度技术标准体系ღღ，分类ღღ、分等ღღ、分层ღღ、分级构建智能大坝建设与更新改造技术标准与管理规范体系ღღ，涵盖工程建设方法ღღ、数据采集与感知ღღ、数据处理与分析ღღ、智能控制系统ღღ、安全防护与监测等方面ღღ，满足建设质量ღღ、软硬件开放兼容需要ღღ，支撑智能大坝技术的全面推广实施和不断迭代优化ღღ。加强政府引导与业务相关学（协）会制定标准之间的统筹推进和协同发展ღღ，构建政府主导建设ღღ、业务相关方（市场）自主培育的标准体系ღღ，鼓励产学研用各方依托社会组织制定团体标准ღღ，推动智能大坝建设技术在设计建造运维全过程全局一体化ღღ、规范化应用ღღ。

　　在变化环境和强人类活动背景下ღღ，提升水库大坝工程韧性以应对极端事件影响ღღ，对在更高水平上保障大坝安全运行和效益发挥至关重要ღღ。智能大坝作为实现库坝系统规划设计ღღ、施工建设ღღ、蓄水运行ღღ、加固改造等全生命周期的立体化感知ღღ、网络化传输ღღ、智能化决策及协同化管理的重要载体ღღ，是提升水库大坝工程韧性ღღ、促进水利新质生产力发展的关键手段ღღ。

　　智能大坝建设与水库大坝智能化改造依赖于新一代信息技术和前沿技术的创新突破与集成应用ღღ，不仅能够实现大坝建设ღღ、运行ღღ、改造过程的优化升级ღღ，也将促进相关产业链条的重构升级ღღ，形成新的产业生态ღღ，实现生产要素创新性配置ღღ，进而催生新质生产力ღღ。本文从提升水库大坝工程韧性角度出发提出了智能大坝的概念内涵ღღ，归纳了智能大坝的主要特征ღღ；从智能建造ღღ、感知ღღ、预警ღღ、监管ღღ、技术标准等方面总结了智能大坝建设与研究现状ღღ，以及面临的问题与挑战ღღ。此外ღღ，从几方面提出了智能大坝建设发展路径ღღ：加强顶层设计ღღ，科学谋划智能大坝建设规划与实施路径ღღ；加快构建智能大坝建造与智能化改造理论体系ღღ；加强科技创新ღღ，组织开展智能大坝建设关键技术和装备攻关ღღ，支撑透彻感知体系以及智能诊断ღღ、智能预警ღღ、智慧运维ღღ、智慧决策系统平台构建ღღ；加强技术标准体系建设与示范引领ღღ，推进智能大坝建设与智能化改造先行先试等今日头条ღღ，ღღ。

　　盛金保ღღ，李宏恩ღღ，王芳.智能大坝建设与韧性提升发展路径研究[J].中国水利ღღ，2024（24）ღღ：68-77.