水库预报调度模型应用研究

国家十四五规划中明确要求构建智慧水利体系，水利部党组指出智慧水利是水利高质量发展的显著标志。珠海市水旱防御指挥决策支持系统平台依托珠海市三防系统二期工程，很好地契合了规划中有关于智慧水利的相关要求。平台中集成了基于新安江模型构建的来水预报模型和基于水量平衡原理构建的水库调度模型，结合降雨预报数据，可以对水库来水情况做出预报，并基于输入的排水、供水量，即时反映水库的水位与库容变化情况。该功能在水库日常运行、管理中，能够为水库管理人员提供帮助。本文对平台中的这两部分模型进行了较为详细的介绍与展示，证实其具有较好的实用性，也能够适用于其他流域，为类似问题提供经验借鉴。     

SEBAL模型在干旱区区域蒸散发估算中的应用

蒸散发是水量平衡和能量平衡的重要环节,传统的计算方法只能以点为基础进行计算。为排除蒸散发空间变异特性的影响,在遥感技术的基础上,引入了基于地表能量平衡原理的SEBAL模型,对新疆焉耆盆地的日蒸散发情况进行了计算模拟,获取了相关地面特征参数及日蒸散量,并根据盆地内具有大面积湖泊这一实地情况对模型进行了改进。     

土壤水分模拟与墒情预报模型研究进展

土壤墒情预报是在土壤水分模拟模型的基础上对农田耕作层土壤水分的增长和消退程度所进行的预报。墒情预报是灌溉预报的基础,对于水资源短缺条件下农田水分的合理调控具有重要意义。墒情预报模型可以分为确定性模型与随机性模型两大类,其中确定性模型包括水量平衡模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输模型、SPAC水热耦合传输模型等,随机性模型包括数理统计模型(包括回归模型、时间序列模型、人工神经网络模型等)、随机水量平衡模型与随机土壤水动力学模型等。本对各类墒情预报模型进行比较,并对其发展趋势进行了展望。     

土壤水分模拟与墒情预报模型研究进展

土壤墒情预报是在土壤水分模拟模型的基础上对农田耕作层土壤水分的增长和消退程度所进行的预报.墒情预报是灌溉预报的基础,对于水资源短缺条件下农田水分的合理调控具有重要意义.墒情预报模型可以分为确定性模型与随机性模型两大类,其中确定性模型包括水量平衡模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输模型、SPAC水热耦合传输模型等,随机性模型包括数理统计模型(包括回归模型、时间序列模型、人工神经网络模型等)、随机水量平衡模型与随机土壤水动力学模型等.本文对各类墒情预报模型进行比较,并对其发展趋势进行了展望.     

水力学与水文学结合的骆马湖预报调度系统

骆马湖是沂沭泗流域洪水调度中的一个重要调蓄湖泊,做好骆马湖的洪水预报调度工作,是做好沂沭泗洪水预报调度的关键。将水文学与水力学方法相结合,水文学方法提供上边界入流流量过程,采用水量平衡方法进行骆马湖的洪水调度来确定各个闸的放水流量作为水力学方法的下边界条件,采用二维水力学模型进行骆马湖内洪水演算。二维水流运动数学模型采用有限差分法离散方程组,ADI法求解离散方程。结合方法用于骆马湖洪水预报与调度中取得了令人满意的结果,为沂沭泗洪水预报调度提供技术支撑。     

韧性城市视角下的甬江流域数字孪生平台建设

针对甬江流域水灾害防御需求,结合韧性城市理论,以防洪减灾“预报、预警、预演、预案”四预体系为导向,利用数字孪生引擎的强大渲染能力,建设全要素的数字孪生流域时空底座,以水文水动力模型、空间计算技术等为重要基础支撑,围绕综合监测、洪涝预报、洪涝预演、综合调度、协同预案等业务需求构建孪生场景,实现了甬江流域数字孪生平台。实践应用表明,该平台成功抵御了甬江流域超标准洪水,并对未来防洪工程体系优化具有启示意义,对其他流域防洪减灾、城市内涝治理工作具有一定的借鉴意义。     

绕阳河上游流域土壤水量平衡与植被旱度的研究

以流域为研究单元,采用水量平衡与估算法相结合的潜在蒸散修正模型,定量分析了绕阳河上游流域不同水平年水量平衡的月值和年值。结果表明,绕阳河上游流域水量平衡中蒸散是水分输出的主要形式。因蒸发力大,植被干旱严重。     

基于改进蚁群算法的城市内涝救援路径优化

城市内涝灾害发生时,科学调配救援资源能够有效提升城市应急救援的效率,最大限度降低灾害损失。针对城市线路受到地形、路况、内涝积水等因素影响的情况,引入连通系数和畅通系数,从而更好反映城市线路及灾情实际。鉴于蚁群算法收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点,通过随机选择受灾点、引入信息素更新策略改进了蚁群算法,并应用其对内涝救援路径优化模型进行求解。实证分析表明改进蚁群算法对城市内涝救援路径优化具有较好的求解效果。     

SEBAL模型及其在区域蒸散研究中的应用

蒸散是地表能量平衡与水量平衡的重要参数,遥感技术的发展促进了区域蒸散的研究。基于地表能量平衡方程,SEBAL模型利用遥感影像的可见光、近红外与热红外波段及少量气象数据可计算出区域的日蒸散量,是一个物理概念较为清楚的模型。采用Landsat7 ETM+数据利用SEBAL模型对河北省栾城县进行了遥感蒸散研究,计算获得相关地面特征参数与日蒸散量,模拟结果较为合理。     

城市内涝三维可视化应急管理信息系统

为提升城市防洪减灾能力,通过融合北斗卫星监控、大数据分析、云服务和综合集成等技术,设计城市内涝三维可视化应急管理信息系统。构建包含感知层、数据层、服务层、应用层和客户层的系统体系架构,采用北斗技术实现多源信息的全天候、多维度动态监测与传输,同时基于Hadoop平台对海量数据资源进行分析和存储,构建城市三维可视化集成环境,利用综合集成技术为用户提供个性化的内涝应急管理服务。以西安市为研究区域,实现系统多源信息资源分析、内涝监测、内涝预警和内涝预案等功能模块。应用结果表明,该系统可提供全天候、多方位的内涝应急管理服务,适用性强、可扩展性好,能够为科学应对城市内涝提供决策支持。     

基于三维GIS的城市防汛系统的设计与实现

针对基于二维GIS的城市防汛系统存在的无法全面展示水利设施、地形地势、城市内涝等水利场景的不足,分析三维GIS在城市防汛系统建设中的优势,并立足于三维GIS技术,从总体架构、三维数据底板构建及业务应用等维度进行城市防汛系统的分析、设计与研发,形成一套集空间信息存储展示、防汛信息监测预警、防汛调度管理与规划评估等多功能的基于三维GIS的城市防汛系统。该系统从汛前规划方案的科学部署、汛时监测信息的及时预警、汛后应急对策的快速响应的全过程辅助防汛工作的进行,有效满足了城市防汛需求。实践应用表明：基于三维GIS的城市防汛系统可有效支撑城市防汛工作的开展,提高城市汛情的应对及治理能力,为城市防汛信息化建设提供可靠案例。     

ZigBee网络路径均衡算法在供水系统的仿真研究

研究城市供水系统的高效路径均衡算法。供水系统根据供水请求调控供水路径,在早晚城市用水高峰期供水请求突增,待均衡的供水路径任务骤增加大了均衡计算量,传统方法只选用较少的高层节点作为均衡节点,高层节点因超额的工作量不能承担起均衡任务的突增,造成网络数据传输路径均衡的效率较低。为了解决这一难题,提出基于开销能量的供水系统ZigBee网络路径均衡算法。通过建立供水系统各节点能量消耗代价开销模型,在模型中根据开销能量将路径均衡控制的任务分派到网络的各个节点中共同分担完成路径均衡的任务,避免了只利用少数高层节点均衡而带来的均衡效率不高的问题。仿真结果表明,改进方法能够高效完成供水系统路径的均衡控制,取得了满意的结果。     

面向城市水务管理的联合管理平台设计与实现

近年来,各地政府水务部门都在积极探索通过信息化技术应用来提升城市排水系统管理以及防洪排涝应急调度能力。为了支撑排水系统的长效运营管控,加强防洪排涝智慧化调度水平,针对城市水务部门的管控需求,结合多个项目实践经验与技术应用,总结形成了一套面向城市水务管理的厂网一体化管理平台解决方案。通过对城市排水系统涉及各要素进行系统性资源整合,形成结构化的拓扑关联水网,并对排水管网、易涝点、调蓄池、智能截流井等设施设备等进行全时段监控,基于水安全多源数据汇集与接入构建排水模型与调度模型,提供以目标为导向的分析预警、应急指挥与优化调度服务。在当下各地陆续开展水环境综合治理的背景下,在工程措施基础上,通过联合管理平台实现城市水务综合设施的一体化联合管理调度,能有效提升城市防汛应急决策的水平。     

基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响;针对该问题,采用无线传感器/执行器网络(WSAN)技术,设计了道路积水监控系统;该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层;传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制;该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。     

A localization method for stagnant water in city road traffic image

Stagnant water on roads has always been a major cause of traffic jams and accidents. Traditional urban waterlogging monitoring and warning system is mainly based on a large amount of historical data and predictive network, which has low accuracy and weak generalization ability. Considering the deep neural network algorithms have demonstrated strong capabilities in computer vision tasks such as object detection, we aim to apply them to road stagnant water detection. In this paper, a novel automatic stagnant water localization method under weak supervision based on visual image is proposed. First, the template matching method is applied to extract road information from the traffic image. Then, due to the complexity of data annotation, we locate stagnant water in image based on Class Activation Maps (CAM) mechanism, which is a weakly supervised method. The detection model consists of the ResNet-18 and the Grad-CAM++ mechanism. Finally, based on the heat map and template, we set a suitable threshold to segment stagnant water area in image. In the experiments, the precision and recall for road stagnant water classification by the proposed model are 99.39% and 99.60%, while the Intersection over Union (IoU) for stagnant water area segmentation is up to 63%. These show that our method is effective for road stagnant water localization.

     

厦门岛内涝灾害风险评价制图

城市内涝灾害风险评价图件是城市内涝灾害防灾减灾基础技术资料。利用城市管 网等基础地理数据,经过汇水区划分和管网概化以及参数率定建立厦门岛内涝模型,模拟出不 同重现期降雨量下厦门岛地表积水深度并作为内涝灾害风险评价中的危险性评价因子,以河网 影响度、敏感点密度、植被覆盖度作为孕灾环境的敏感性因子,人口密度、人均 GDP 作为承灾 体的易损性评价因子,建立厦门岛的内涝灾害风险评估模型,计算得到不同重现期下厦门岛内 涝灾害风险等级评价图。结果表明,随着重现期的增加高风险指数的区域逐渐增加,主要呈现 由沿海向岛内扩展的趋势,部分区域由于下垫面的构成如山体水系等影响表现出稳定的低风险 特征。     

基于SOBEK的江阴市城区洪水风险图编制研究

江阴市经济高度发达,但处于太湖流域平原河网特殊的地理位置和城市格局使得江阴市区面临外洪与内涝的双重夹击,江阴市城区具备良好的试点条件。借助 SOBEK 模型,构建集成流域水网和城市管网及地面 2D 漫流模型,进行流域层面洪水分析及区域层面内涝分析,评估江阴市城区潜在的外洪内涝风险,绘制城市级别的精细化的洪水淹没风险图。洪水风险图的绘制为防洪工程规划设计、防汛抢险应急预案的编制等提供科学的决策依据。     

基于城管热线数据的城管问题预警研究

城市管理中的违规、违法问题事件一直是困扰城管执法人员的一个痼疾,如何对这些城管问题进行有效预测预警,已成为转变城市管理模式,提高城市管理效率的重要问题。针对城管预测预警问题,本文应用时间序列与BP神经网络相结合的思路,通过指数平滑预测、主成分分析、综合评价警度、神经网络预警等设计了一种基于热线数据的城管问题预测预警理论方法和模型,并对城管问题中比较典型的六大类城管问题发生情况进行预测预警。实例分析表明,模型具有较好的预测预警效果,从而为城管问题预警研究提供了一种新的方法和思路,以期对城管问题预警提供参考。     

珠三角典型示范区防洪排涝平台框架与功能设计

为解决珠江流域与区域城镇防洪排涝矛盾、暴雨遭遇频繁等突出问题,以珠三角典型示范区前山河流域中珠联围为研究区域,采用多源数据汇集、Web 云服务、GIS 和人工智能等新一代信息技术,深度剖析珠三角典型示范区洪涝问题和智慧水利需求,按照大尺度预警、小尺度精细模拟的思路,研究建立基于大数据和云计算的智慧防洪排涝平台,提供珠三角典型示范区洪涝精细模拟、预警预报、灾害动态评估和工程实时调度等综合功能。智慧防洪排涝平台框架包含感知层、数据层、支撑层、应用层,通过感知、调用、组合支撑层各相关组件和访问数据层的数据,实现防洪排涝实时调度的各项功能,提升珠三角典型示范区防洪排涝调度科学化、现代化、智能化水平。     

基于机器视觉的微型摆轮质量检测系统

摆轮在精密仪器设备中经常使用,其平整度与整个仪器的精密准确性密切相关.传统摆轮检测以人工为主,本文提出一种基于机器视觉的摆轮平整度检测系统,先校正摆轮图像,然后提取其亚像素边缘信息,并通过投影映射精确计算边界信息.系统支持连续采样计算,并以摆轮边缘的动态极差作为零件的合格标准.实验结果表明,该方法实时性好,准确率高,可以满足工业检测需求.