重庆智慧洪水灾害防御研究

本文结合重庆市的洪水特点,即过境洪水和山洪相互叠加、受三峡水库回水顶托影响、极易引发次生地质灾害,提出了重庆市智慧洪水灾害防御的总体框架和建设内容,并结合已经完工的重庆防汛管理信息化建设项目（一期）,梳理总结了在智慧洪水灾害防御方面所取得的成果,提出了一套集实时洪水预报、水库防洪调度、河道洪水演进、水库回水模拟、水库溃坝模拟、洪水淹没及洪灾损失计算、防汛形势分析、应急预案智能研判、水库大坝安全评估、三维动态仿真等于一体的流域洪水过程全链条分析功能体系,并以重庆主城区为核心的6个流域43条河流、49个重要区域的洪水进行了实验验证,证明方法可行,效果很好,为重庆市防汛决策管理打造了智能的业务支撑体系,具有较大的推广应用价值。     

2020年大洪水科学防御的实践与思考

2020年我国发生了1998年以来最严重的汛情。水利部门深入贯彻"两个坚持、三个转变"理念,聚焦三大突出风险,完善预案体系,提高监测预报预警能力,科学调度水利工程,洪水防御工作取得重大胜利。简要分析2020年我国雨情水情汛情灾情主要特点,介绍超前部署防范、滚动预测预报、水工程调度、山洪灾害预警、暗访督查等洪水防御重点工作,总结智能感知、多源信息融合、互联网、大数据、人工智能、5G等科学技术在长江,淮河,太湖、松花江等流域性洪水防御中的实践运用,针对防洪薄弱环节和短板,立足"十四五"国家水安全保障规划,提出新时代智慧防汛建设的思考。     

防汛多尺度预演可视化技术研究与应用

针对当前防汛预演中存在的场景加载慢、表达不直观等问题,研究并实现了防汛多尺度预演可视化技术。首先,根据洪水防御需要考虑的因素众多,包括洪水的量级、影响的范围,防洪过程中关注的保护对象等,将预演按照空间分为流域宏观、河段中观、城镇/水工程等三个尺度;其次,基于GPU Shader、粒子系统、BIM、缓存加载等技术,研究实现了不同尺度下相应的洪水传播、淹没模拟、工程调度等预演可视化呈现及场景快速加载技术;最后,以流域一张图为数据支撑,结合预报模型、调度模型、淹没模型的计算结果,构建了流域宏观、河段中观、城镇/水工程等多尺度的可视化预演场景,实现了洪水流量过程、水工程调度、洪水淹没等的快速、直观、动态仿真模拟。珠江水旱灾害防御“四预”平台的应用表明,该技术改善了不同尺度下的防汛预演效果,提高了预演效率,为流域防汛调度会商决策提供了强力支撑。     

水库洪水预报-调度-演进一体化模型研究及应用

我国东南沿海地区受梅汛和台风暴雨影响,洪水灾害频发。水库作为重要的防洪工程措施,其精准预报、有效调度对于防御洪水,降低洪水风险具有重要意义。本文以温州市泽雅水库为研究对象,构建三水源新安江模型、马斯京根河道演算、水库调度模型、一二维水动力串联耦合模型,形成水库预报-调度-演进一体化模型。建成的一体化模型集成接入泽雅智慧水库平台,推动水库防洪业务数字化转型。经历史洪水模拟结果分析,泽雅水库洪水预报、防洪调度及下游洪水演进模型能够满足水库保护下游城镇安全的要求,有助于提高水库洪水预报调度科学化、数字化、精细化水平。     

智慧水利在四川洪水预报和防洪调度中的应用

随着水利部大力推进智慧水利建设,智慧水利已成为全国水利行业发展的必然方向。为探索智慧水利在洪水预报和防洪调度中的应用成效,简要说明四川省水旱灾害防御形势和预报调度技术发展现状,以四川省智慧水利建设为切入点,系统介绍水旱灾害防御智慧水利总框架,从感知层、支撑层、应用层对四川省洪水预报和防洪调度工作中的水文要素感知,信息存储传输,值班管理,实时水雨情监测,防汛形势分析,预报调度,水文应急分析,水情服务等关键环节进行详细阐述。以智慧水利在四川省 2020 年流域性特大暴雨洪水过程为例,通过分析洪水作业预报精度和流域水库群调度削峰滞洪成效,以及对比近年来防汛减灾经济效益增长情况等方式,说明智慧水利建设能够大幅提升水文监测自动化、预警预报实时化、预报调度一体化、分析评价智能化水平,带来更大的防汛减灾效益。     

数字孪生水网(杭嘉湖平原)综合应用研究

嘉兴市位于太湖流域下游杭嘉湖平原,针对区域内水情多变、洪涝多发、水资源供需矛盾突出等问题,为加强洪涝灾害风险防控,强化水资源监管,优化水资源利用,开展数字孪生平原水网综合应用研究,通过模型分析、功能调用、服务调用、数据融合共享等方式,对雨水情监测、水利工程管理、防汛形势研判、联合调度等模块进行集成, 实现对全域水灾害、水环境的预报预警和预演预案功能。系统运行结果有效提高区域内水灾害监控和态势分析能力,加强洪水风险的统筹管控,增强市、区、县水利工程的协同调度能力。实现由经验防御到智慧防御的转变,最大化地发挥水利工程的排涝调度效益,提升区域整体的防洪排涝和水环境改善能力。研究具有平原区河网数字化改革建设的典型性、代表性,可为全国水利数字化改革提供可复制、参考的经验。     

小清河流域数字孪生智慧平台设计与应用

针对水利工程管理和洪水灾害预防的关键问题，通过研究和应用数字孪生技术，提出一种基于数字孪生智慧平台的解决方案，旨在提高水利工程的管理效率和预防洪水灾害的能力。通过建立小清河流域的数字孪生模型，实现对流域实际工程场景的数字化建模和仿真。同时平台集成防洪“四预”体系，能提供准确的洪水预测和预警信息，有效应对洪水灾害。小清河流域数字孪生智慧平台的设计与应用可为洪水灾害预防和工程项目实施提供重要的技术支持和决策依据，有助于提高管理效率，减少灾害损失。     

基于数字孪生的周公宅水库防洪“四预”系统构建与应用

以构建数字孪生流域、开展智慧化模拟、支撑精准化决策为实现路径,利用天空地一体化空间数据底板、多维智能感知数据、以及专业模型网格数据和计算结果数据等几类多源异构数据,进行数据汇聚和融合,采用WebGL孪生引擎进行可视化展示,构建数字孪生流域;聚焦流域防洪数字化场景,通过山区集总式水文模型和洪水演进模型对洪水过程进行预报和模拟,形成包括预报调度一体化、区域联防预警一体化、模拟仿真预演、决策建议方案等功能的四预孪生系统。本文以周公宅水库为具体研究对象,探索了具有水库工程的中小流域数字孪生建设的相关关键技术和应用场景构建,提供了建设思路和案例参考。     

哈密市山洪灾害预警信息平台设计与实现

哈密市山洪灾害具有峰量大且集中、涨峰持续时间较短、破坏力大等特点，山洪的监测监视和实时预警是灾害防御的重要手段。哈密市山洪灾害预警信息平台的设计与实现，遵循哈密市防汛减灾“以时间换空间、以空间换时间”的思想理念，在哈密市水利一张图、一张网、一个库的基础上，汇聚气象、雨量、水位、 视频、应急预案和防汛工程图及相关责任人通讯录等防汛减灾联合调度的关键信息，以前端感知、信息监测和分析研判为主线，实现汛期雨水情的实时监测、监视、预警等，做到提前监测发现和应急准备，为防汛值班、 预报预警、应急处置、安全度汛提供技术支撑和保障。同时，实现哈密市中小型水库视频监视的汇聚，形成统一的视频监视平台，为哈密市委市政府组织应急局、气象局、水利局等多部门协同作业，发挥联合决策、调度优势提供支撑。     

智慧大脑支撑新安江水库精细调度

正2020年3月,钱塘江流域防洪减灾数字化平台列入水利部智慧水利优秀应用案例。在7月中旬结束的钱塘江流域洪水中,钱塘江流域防洪减灾数字化平台表现优异,立下了汗马功劳。在这次防御洪水过程中,钱塘江流域防洪减灾数字化平台结合最新的气象预报成果,滚动开展50余次新安江水库预报调度计算。针对调度专家组提出的溢洪道开启孔数由3孔逐步增至9孔的会商意见,不断进行     

新一代信息技术在黄河治理中的应用研究

黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家战略。通过研究云计算等新一代信息技术在开发黄河防洪工程感知、暴雨洪水监测预警、防汛料物管理、政务办公、智能巡河等智慧应用系统,以及建设防汛通信和计算机网络系统等方面的应用实践,探索构建覆盖河道、滩区、防洪工程,为各级黄河防汛机构服务的智慧黄河体系,创新黄河防汛业务流程和业务模式,满足当前工作的急需,积累宝贵数据资源和数字化智慧化应用经验,应对黄河治理新阶段面临的新挑战。新一代信息技术在黄河治理管理中逐步深入应用,必将推进算据、算法、算力建设,赋能治黄业务管理现代化,在黄河治理管理现代化进程中发挥巨大推动作用。     

安徽省防汛抗旱地理信息云服务平台研究与建设

介绍安徽防汛抗旱地理信息云服务平台的建设背景及内容,对面向安徽防汛抗旱的水利数据框架建设、地理信息应用服务开发、基于Portal for ArcGIS的地理信息服务平台搭建等关键技术进行研究,并且开发防汛地理信息系统。安徽防汛抗旱地理信息服务平台已为一系列防汛抗旱相关业务系统提供地理信息应用服务,为防汛、抗旱、山洪灾害预警等业务管理工作提供全方位和高效率的技术支撑。     

珠江水旱灾害防御“四预”平台建设与应用

数字孪生珠江先行先试建设以数字孪生技术为支撑，基于珠江流域管理需求，率先开展水旱灾害防御业务应用建设。结合珠江委当前信息化现状，对照“四预”相关技术要求，深入分析目前珠江流域水旱灾害防御业务应用仍然存在“预演”能力不足的问题。为解决此项难题，开展水利三维可视化仿真技术、水利模型管理及服务技术研究，研发了水利三维可视化仿真、模型管理及服务技术。搭建了水旱灾害防御相关数据底板，构建了模型平台和知识平台开发具有“四情”态势感知、分级分类智能预警、多维多尺度场景全链条预演的珠江水旱灾害防御“四预”平台，为珠江流域水旱灾害防御工作提供支撑。     

基于数值模型的动态洪水风险图绘制系统研究

基于水文学水力学耦合的洪水演进计算模型进行动态洪水风险图绘制系统的研究。对宁波市海曙区皎口水库下游至鄞江镇区间建立洪水风险分析模型,建立基于WebGIS技术的洪水风险图绘制系统。系统利用预测降雨信息进行实时、动态的洪水风险分析及洪水风险图的动态生成,有效提高区域防汛减灾工作科学化水平。     

江西省小流域智慧防汛体系建设思路探讨

小流域防汛一直是防洪减灾工作中的重要内容,提出小流域防汛的新思路,利用无人机、洪水预报、洪水风险评估、三维可视化、信息及云计算等技术,开展小流域基础数据获取、水雨情信息采集传输、洪水预报、洪水风险分析、预警信息及应急响应等工作,探讨防汛云服务平台的搭建,构建小流域智慧防汛体系,以提升小流域洪水预报的精度,实现智慧防汛。     

圩区防洪调度预警预报系统——以江阴市马甲圩为例

为加强圩区风险管控能力,提升圩区泵站调度的自动化管理水平,采用Delft-FEWS平台框架,以江阴市月城马甲圩圩区为研究对象,集成圩区河网精细化模型和水文气象监测信息,开发马甲圩防洪调度预警预报系统,实现马甲圩多方案调度预警预报,并对预报降雨、圩区水位、排涝泵站状态在预报期的动态变化及统计进行可视化展示,评估调度洪涝防控效果,最终实现圩区智慧化调度管理,提升圩区调度综合管理决策能力。     

小型水库运行管理问题与对策

我国小型水库量多面广,加强小型水库运行管理对防洪保安意义重大。基于小型水库除险加固遗留问题和典型案例、安全运行专项督察中发现的主要问题、雨水情测报和监测设施现状等数据,分析小型水库在除险加固、运行管理体制、管护能力、信息化建设等方面存在的不足之处及原因,结合全国小型水库管理体制改革样板县创建经验,从提升除险加固标准、消除安全隐患,理顺管理机制、创新管护模式,强化责任落实、提高管护能力,加强科技应用、提升智慧化管理水平等方面提出建议和对策,并以重庆市永川区为实例,总结小型水库运行管理经验和智慧水利系统情况,为保障全国各地小型水库安全运行提供参考。     

江西省小流域智慧防汛系统的应用技术研究

智慧应用是当前各个行业信息化领域研究的热点,以江西省小流域智慧防汛系统建设为例,对水利行业在防洪减灾领域的智慧应用技术进行研究:通过合成语音技术播报洪水预警信息;通过智能化预案应用,将危险区的预警与防汛责任人和应急响应措施自动关联,支持预警、会商、应急响应和响应反馈,实现业务一体化、自动化;通过智能检索应用,采用关键字查询能够自动关联防洪相关对象,快捷获取相关业务信息;用户和语音对话机器人进行交互,通过语音指令即可调用系统功能,获取业务信息。采用智慧应用技术,可更好地服务于小流域的防洪减灾实际工作。