水利电力专业工程体系复杂,传统课堂图纸讲解抽象,实地现场实训存在安全、成本、场景限制,极端工况无法实操演练。融合沙盘实体、数字孪生与自动控制技术的水利电力仿真实训沙盘,打通理论与实操鸿沟,依托钱塘江大型水利沙盘、国家电网源网荷储等落地项目,成为高职院校、科研院所专业实训的核心教学载体。
水利、电力涵盖水库枢纽、水电站、流域调度、电网储能等内容,静态教具难以呈现渗流、机组联动、汛期调度等动态过程。真实工程不具备台风、渗漏、负荷突变等风险场景实训条件,学生难以建立系统实操思维,实践教学存在明显缺口。虚实结合仿真沙盘可弥补上述不足,适配多专业人才培养需求。
信息化感知是沙盘实现沉浸式教学的基础。以钱塘江流域实训沙盘为例,平台全域布设虚拟传感器,集成水位计、流量计、水质监测、雨量气象站等设备,实时采集水文、结构、电力运行数据,同步驱动沙盘水位升降、水流动态、机组启停等可视化效果。
沙盘完整复刻新安江水库、千岛湖配水隧洞、曹娥江大闸、梯级水电站、钱塘江堤防等实体工程,重力坝、拱坝、溢洪道、压力管道、水轮发电机组等水工、电力设备细节完整呈现。学员点击任意建筑,即可调取结构原理、运行参数、监测指标,把抽象水文、水力发电知识转化为直观画面,解决理论难懂的教学难题。


沙盘搭载数字孪生管控系统,实现实体模型与虚拟平台双向映射,是区别于普通静态模型的核心优势。针对水库坝体,系统集成变形、渗流、应力应变监测模块,模拟洪水工况下多套泄洪方案,推演坝体安全状态,辅助学员掌握防洪调度逻辑;梯级水电站板块可模拟来水波动、电网负荷变化,优化机组启停与出力分配,学习发电经济运行与设备预判维护知识。
闸泵联合调度模块还原曹娥江大闸与八堡排涝工程联动逻辑,可模拟台风风暴潮场景,自动生成挡潮、泄洪、强排协同方案。国家电网源网荷储沙盘则模拟新能源、储能、负荷协同运行,直观展示电力供需平衡全过程,适配电力系统专业教学。学员在虚拟界面调整参数,实体沙盘闸门、水泵、机组同步动作,操作反馈即时可见,实训沉浸感大幅提升。

沙盘搭建标准化实训与应急演练双重场景。日常教学可开展水资源调配、电站运维、电网负荷调控操作,系统自动评价操作成效;应急板块设置洪涝、水污染、设备故障等工况,学生分岗位完成险情排查、应急调度全流程处置。整套平台形成“理论学习—模拟操作—应急复盘”闭环教学,兼顾授课、考核、科研使用。
目前钱塘江水利沙盘、大连民族大学水处理沙盘、山东源网荷储仿真沙盘等项目已落地应用,覆盖教学、科研、科普场景。平台可依据实训室空间、专业方向定制功能模块,配套实训课程、运维培训服务,支持功能拓展与二次开发,兼顾基础教学与课题研究、技能竞赛等进阶需求。
在职业教育数字化转型背景下,水利电力仿真实训沙盘以沉浸式虚实融合教学模式补齐实践短板,为行业培育理论扎实、实操过硬的技术技能人才,是水利电力专业建设优质实训教学利器。