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水环境监测行业中对数字孪生技术的一些思考

来源:上游局 时间:2023-03-24 作者:徐浩 编辑:黄新月

长江委水文局程海云局长多次强调推进数字孪生流域建设,要求大力开展数字孪生技术开发,打造水文综合服务平台。水环境监测作为水文服务的一项拳头产品,数字孪生技术在水环境和水生态监测领域,可以开展哪些方面的研究呢?以下是我作为一个水环境监测从业人员的几点思考,作抛砖引玉之用。

数据是根本。目前新组建了国家数据局,是从国家层面构建数据归集和研究平台,将为构建新发展格局、建设现代化经济体系、构筑国家竞争新优势发挥重要作用,由此足见“数据”意义之重大。数字孪生技术是近年来快速发展的新兴技术,它将物理世界和数字世界结合起来,通过数字化、仿真和可视化技术,生成数字孪生模型,使得实际物体或系统在数字世界中得以重现。数字孪生技术在水生态环境保护和水资源管理等方面,也已开展了广泛的应用。

在国外,数字孪生技术的应用比较成熟。例如,美国环保署(US EPA)利用数字孪生技术,实现了对水资源管理的优化和精细化监测,有效提高了水资源利用效率和水环境保护能力。英国和法国等国家也引入数字孪生技术,实现了对水环境的高精度监测和智能化管控。

国内数字孪生技术的应用也有所突破。以江苏省为例,环保部门在水环境监测中采用数字孪生技术,通过对水质、水流、水位等多个方面进行数字化监测,实现了对水环境的全面监测和管理。一些科研机构和高校也通过数字孪生技术,开展水生态系统建模和仿真,为生态环境保护提供了有力的科学支撑。

虽然数字孪生技术在水环境和水生态监测领域已经有了一定的应用,但是还面临一些挑战和问题。首先,数字孪生技术需要大量的数据输入和算力支撑,这对于一些资金有限的单位和地区来说可能是一大困难。其次,数字孪生技术的应用需要相关专业人才的支持,目前人才短缺也是制约数字孪生技术应用的一大因素。此外,针对水环境和水生态的数字孪生技术的应用,还需要进一步完善和优化。例如,如何更好地融合传统水环境监测手段和数字孪生技术,如何利用数字孪生技术对水污染和生态破坏进行更精准的监测和预测,这些问题都需要进一步探索和研究。

当前,长江上游水环境水生态监测遍布主要干支流,不仅有长江三峡工程水库,以及金沙江梯级水库群的多个相关项目,还在地方承担了不少业务。监测对象从地表水逐渐延伸至地下水、污废水、生活饮用水、土壤和底质、水生生物,同时业务范围不限环境污染物质的监测,在水生态保障、河流健康评估、水域水华监测、水功能区划和限制纳污等方面也多有涉及。我们拥有水环境监测行业内的天然培养基床,这将会为数字孪生技术研究,带来得天独厚的先行条件。

未来一段时间内,数字孪生技术在水环境和水生态监测领域的发展方向,可着眼于以下几个方面:一是进一步完善数字孪生技术的理论和应用,提高数字孪生模型的精度和可靠性;二是加强数字孪生技术与传统环境监测手段的融合,形成更为全面和高效的水环境监测体系;三是推动数字孪生技术在水环境和水生态保护中的普及和应用,提高水资源利用效率和水环境保护能力。

可以看到,数字孪生技术在水环境和水生态保护领域,应用前景是非常广阔的。千里之堤,始于垒土,适时开启水环境监测方面的数字孪生技术开发工作,将是摆在我们面前一项新的挑战和任务。


责任编辑:杨杰
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