近期，央视新闻频道对万家寨水利枢纽2025年度排沙作业开展情况及数字孪生系统应用成效进行了专题报道。报道指出，通过连续多年科学调水调沙，万家寨库区泥沙淤积得到有效控制，新增有效库容近1.6亿立方米，切实保障了黄河安澜与生态良性循环。在本次调水调沙过程中，数字孪生技术得到全面应用，万家寨大坝安全分析预警系统全程实时跟踪仿真大坝结构性态，全方位监控大坝安全，切实助力工程智能运行调度。

黄河万家寨水利枢纽，作为黄河中游治理开发的关键性骨干工程，自1998年投运以来，始终在供水发电、防洪防凌、调水调沙及生态改善等方面持续发挥重要综合效益。然而，随着运行年限的增加，大坝安全监测与风险预控面临新的挑战：内部监测仪器损坏后更换难度大，难以保障数据连续性；坝基层间剪切带作为关键风险点，需长期开展重点跟踪监测；缺乏系统的全坝耦合仿真模型，难以精准分析工程整体结构性态；极端工况下的预演手段不足，对突发风险的预判能力有待提升。这些问题近年来已日益凸显，成为影响工程长期安全运行的关键因素。

针对上述挑战，万家寨水利枢纽有限公司主动破局，以数字孪生建设为核心抓手，坚持“需求牵引、应用至上”，联合中国水利水电科学研究院等单位，协同开展关键技术攻关，成功研发并落地“数字孪生万家寨大坝安全分析预警系统”，实现大坝安全管理从“人防”到“技防”、从“点状监测”到“全域感知”的跨越提升。

该系统在核心技术层面实现六大突破性进展，具体如下：

一、建模效率革新：依托中国水利水电科学研究院研发的“BIM→CAE”模型高效转换、三维复杂块体切割构形以及非协调网格粘结核心算法，构建了涵盖地形地质、坝体结构与基础处理的大坝三维高分辨率有限元网格模型。模型单元总数达752万，较传统建模方式效率提升70%以上，大幅缩短前期建模周期。

二、仿真速度跃升：依托中国水利水电科学研究院自主研发的混凝土坝结构分析模型SkySaPTiS，创新研发大坝结构性态实时仿真引擎。其计算性能较国内同类商业软件提升了两个数量级，单工况分析耗时由6~7小时缩短至0.5小时，成功实现每日结构性态跟踪仿真与极端工况快速预演。

三、监测范围拓展：在仪器监控之外，通过全坝、全过程、全要素有限元仿真，实现对大坝温度、变形、应力、渗流等多物理场的数字化实时监控，有效替代损坏监测仪器，覆盖护坦、抗剪平硐、剪切带等关键部位。

四、场景交互升级：基于UE图形引擎搭建大坝透视仿真场景，整合接入四类监测项目27种仪器，共900余测点，实现设备运行状态、安全报警信息与监测数据的实时交互管理，让大坝运行状态“可视化、可追溯”。

五、评价机制优化：建立融合层次分析法的大坝安全综合评价体系与分级预警发布机制，推动大坝安全判断由“单点判别”迈向“整体量化评估”，评估周期从“天”级缩短至“分钟”级，大幅提升风险响应速度。

六、决策支撑强化：构建“监测—仿真”深度耦合的预报预演功能，可支持防洪调度、排沙减载、水位骤降等特殊工况的事前模拟推演与事后复盘分析，为工程精准调度决策提供坚实的科学支撑。

该系统全部核心模型与软件实现自主可控，具备优异的移植性与可扩展性。相关技术不仅在万家寨水利枢纽成功应用，目前还在三峡、葛洲坝、镜岭、东庄、索风营、鲁地拉等工程进行推广应用，除混凝土坝外，南水北调中线、海河防潮闸等引调水工程、水闸工程也有成功应用的案例。

数字孪生万家寨的建设实践，是信息技术与水利工程深度融合的典范，不仅显著提升了万家寨水利枢纽的安全监控精度与调度决策效率，也为我国水利行业数字化、智能化转型提供了可复制、可推广的宝贵经验。