应用数字化技术提高河流水电规划效率

论文应用数字化技术提高河流水电规划效率

文/中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 柏睿 郭云峰

Paper contest winners & Technological innovation大赛获奖论文 科技创新

水

电事业的发展已经进入新阶段，开发重点向我国西部深入，并逐步向国外市场发展，水电“走

出去”战略快速推进实施。在此背景下，水电企业加大了国外水电市场的拓展力度，主动挖掘亚非拉等国家的水电项目，以提高企业的市场竞争力和战略发展能力。

新常态下的水电发展形势，要求河流规划专业进一步提高河流规划水平。同时，河流规划专业应加强新形势下水电规划能力建设，提高国外河流水电规划的工作效率，补齐国外业务短板，使高端规划能力持续成为企业占领海外市场、开展前瞻性营销的战略能力。

然而，目前的国外水电项目表现为时间短、资料少、强度大的特点，国外河流规划常常遇到基础资料缺乏的问题，极大地增加了规划工作开展的难度。此外，现有的河流水电规划工作中常常依赖技术人员的经验判断和复杂的人工操作，这种现状导致国外无资料地区的河流规划时，常常效率不高、耗时耗力，在扩展国外市场、大量寻找可行的水电项目的过程中，工作难以开展。

因此，本文将引入数字化技术针对性解决河流水电规划工作难题，提升河流规划的工作效率，演示代表性的案例应用，探索合适的应用管理模式，充分验证应用效果，推动数字化技术在河流水电规划中的推广应用。

河流水电规划数字化技术

本文系统地梳理了现有河流水电规划工作流程，分析其中的技术难点和瓶颈，引入基于GIS的数字化技术并应用到现有河流水电规划中，形成新的工作流程，如图1所示。

本文分析了现有的河流水电规划中的技术瓶颈，并引入三大数字化技术针对性开展研究，形成了新的河流水电规划技术流程，为国外河流规划提供便利，力求有效地提高国外无资料地区的规划能力和快速响应能力。

数字化技术

地形等高线处理技术

本文提出的地形等高线处理技术主要借用GIS软件

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图1 河流水电规划的工作流程

和地理数据库实现，包括：地形的地理数据库存储技术、灵活的地形切割技术、等高线生成技术、GIS软件的数据转换技术。通过下载并集成全球范围的地形数据，利用上述数据处理和转换技术，可以灵活方便地生成任意位置地形等高线，从而为国外河流水电规划提供实用的地形资料，确保后续规划工作的顺利开展。

河流水系自动提取技术

除了地形等高线之外，河流水系是河流水电规划中另一重要的基础数据，传统的获取方式是通过地形影像贴图人工描绘，费时费力，本文提出的河流水系自动提取技术解决了这一难题。该技术可从高精度地形数据中，自动识别并提取具有拓扑关系、矢量河道与分水岭以及河段地形参数的综合数字化河网。该技术为河流水电规划提供了重要的水系基础数据，为国外河流规划工作提供了极大的便利。

水位库容曲线自动测算技术

传统的水位库容曲线测算方法需要人工操作反复冗杂，其工作量随着等高线间距变密集和水库规模增大而倍增。本文提出了水位库容曲线自动测算技术，该方法的核心是在三维地形模型上切割水平剖面，利用三维高维度特性和GIS分析模块，灵活提取任意高程的封闭等高线环，从而获得水位库容曲线，并且通过提高计算机性能和分块测算的方法，保证自动测算技术的精度，最

终将技术人员从冗杂的测算工作中解放出来。

案例应用效果及管理模式

本文将数字化技术应用于非洲利比里亚的洛法河梯级规划，采用技术一和技术二获取的地形和水系数据可用于初步的河流水电规划，根据地形条件、河流坡降和集水面积等信息，确定梯级电站的布置方案。初步确定梯级布置方案后，采用技术三获取等间距的库区封闭等高线，确定的梯级正常蓄水位和梯级水库淹没范围。

汇总洛法河规划的成果时，绘制平面图时综合了河流水系、水库淹没范围和梯级布置方案等信息，绘制纵剖面图时综合了河道坡降、利用落差、梯级布置方案等信息。数字化技术为河流水电规划提供了关键的基础数据，最终获得了丰富的梯级规划成果。

本文基于雅砻江上游纵断面实测成果、大渡河猴子岩电站实测库容曲线成果，与基于免费卫星地形的数字化技术提取结果进行对比。

数字化技术应用于水位库容曲线测算，在采用高精度的测绘数据时，可保证数据精度并有效提高测算的工作效率；而在国外项目缺乏实测资料的情况下，采用免费卫星数据获得的水位库容曲线，比实际测绘结果偏离10%左右，在国外项目基础资料缺乏的现状下，也足以解决“巧妇难为无米之炊”的难题，实现国外项目的资源有效识别。

为有效应用数字化方法，提高河流水电规划工作效率，本文推荐采用快速响应模式，实现前方市场与后方技术团队的有效衔接，从而提高工作的快速响应能力，有力抢占市场先机。

首先，前方市场团队及时跟踪经营，把握国外前端市场热点，将可能的资源点信息反馈给后方技术团队，技术团队在缺乏基础资料的情况下，应用数字化技术，在精度不足的情况下快速响应，给出初步的资源识别结果。

其次，市场团队对资源点识别结果进行分析，决策是否开展进一步工作，与业主接触，收集现场资料，并将详细资料反馈给技术团队，技术团队则继续完善河流水电规划工作，提高成果精度。

然后，市场团队进一步判断项目是否具有前景，并决策是否配齐各专业技术人员，投入更多资源进行详细的项目可行性研究与工程设计。若通过数字化技术快速响应的初步成果已表明项目不具备经济价值，则应提前放弃，避免过多投入人力，造成资源的浪费。

通过梳理河流水电规划工作流程，引入

三种数字化技术，形成了“地形定位、三种技术、综合选点、四大成果”的工作新思路

因此，通过采用合理的快速响应管理模式，数字化技术在河流水电规划中具有良好的实用价值和应用前景。

结论与展望

本文通过梳理河流水电规划工作流程，引入三种数字化技术，形成了“地形定位、三种技术、综合选点、四大成果”的工作新思路，提出了地形等高线处理技术、河流水系自动提取技术和水位库容曲线的自动测算技术。

本文将数字化技术应用于非洲利比里亚洛法河、雅砻江上游和猴子岩水库等案例，表明该技术具有两个层次的应用效果，有高精度数据时可提高工作效率，缺乏资料时可快速提供一定精度的基础数据，提高国外无资料地区的快速响应能力，具有良好的实用价值和应用前景。

随着国外水电市场拓展的节奏加快，数字化技术提高了国外河流规划的工作效率，为挖掘可行的国外水电项目提供了有效的快速响应管理模式，实现国外资源点的有效识别，面对竞争激烈的国际市场，为企业攻占海外市场、提升战略发展能力提供了有力的支撑。参考文献

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