扬州市主城区水系连通性定量评价及改善措施

为研究扬州市主城区水系连通状况,基于图论边连通度方法,利用GIS技术提取水系,建立了扬州市主城区水系图模型并计算了水系边连通度。结果表明:扬州市主城区水系连通度为2;影响水系整体连通性的关键河段为七里河与沙施河交汇口至古运河段、仪扬河与赵家支沟交汇口至西银沟段、揽月河闸至赵家支沟段以及老沙河与沙施河交汇口至曲江公园段;关键水闸为扬州闸、黄金坝闸、平山堂泵站、明月湖闸,这4个闸站关闭后分别使整体的连通度降低了50%;可采用河道清淤、生态护坡、水闸调控等措施来改善扬州市主城区水系连通性。     

山地城市防洪标准评估及防洪能力提升的探讨——以南平为例

山地城市气候多变,区域内降雨时空变化大,地形复杂,同时受外洪、内涝、山洪的威胁,灾害叠加,复杂多样,城市的防洪能力迫切需要提升,然而单一通过提高防洪工程标准的做法并不能解决城市复杂的洪涝问题。本文以福建省南平市为例,利用水动力学模型,在科学评估山地城市防洪标准的基础上,通过上游蓄洪、下游分洪等综合工程措施,将受淹状态调控在可承受的范围之内,降低城区内河道水位0.38~0.97 m,有效提升了城市防洪能力。     

全国山洪灾害调查评价成果数据管理平台设计

全国山洪灾害调查评价成果数据类型多样、数据量大、数据结构关系复杂、专业性强。全国汇总数据量超过100TB,省级平均数据量达到TB级,数据有效管理难度大。基于行政区划隶属关系和小流域两条主线出发,设计全国山洪灾害调查评价数据模型,建立了对象实体模型、梳理了对象关系,利用ETL技术进行海量数据的多级综合与集成,形成多级数据综合成果。在此基础上,基于面向服务软件架构进行数据管理软件平台设计与开发,实现了不同管理层级差异化信息组织、多维信息关联分析、在线分析汇总统计等功能。解决了全国山洪灾害调查评价工作中海量多源数据管理、不同业务层级需求差异化等问题,可为各级山洪灾害调查评价数据管理与共享提供参考。     

河湖水系生态连通布局方案优选技术平台研究

河湖水系生态连通是维系流域健康的重要举措之一。河道之间能否有效连通及功能的发挥程度与河湖水系的连通方案紧密相关。为准确高效地确定最优设计方案,以水系连通的理论定义为基础,研发了河湖水系连通“三层三库三模块”规划布局方案优选平台(RLCPP),以优选河湖水系连通的具体路径。数据平台以数据库、模型库、案例库“三库”作为支撑层,与功能层、交互层统一结合,并利用水系提取、图模型构建等关键技术,综合集成了水系连通规划方案优选分析、水量-水质-生态耦合分析模型集成及河湖水系生态连通案例库管理三大功能模块。平台可为河网水系连通规划制定及连通方案优化提供技术支撑。     

南水北调中线工程三维展示系统建设初探

利用三维GIS技术,建立了南水北调中线工程沿线的三维场景,并在三维场景中真实的展现了沿线的地形、地貌、河流、水系、水利工程等。在三维展示系统中,可进行地理信息、工程信息的查询。在三维场景的基础上,与水动力学计算模型连接,将计算模型结果展示在三维场景中,同时把计算过程中的闸门调度情况和水位流量变化情况进行了动态跟踪式的展示。为南水北调中线工程的管理和研究提供了三维平台。     

数字孪生南四湖二级坝工程 立足流域 提升水利工程智慧化管理水平

<正>2021年11月29日水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，明确南四湖二级坝工程作为11个数字孪生工程先行先试试点之一，开展数字孪生工程建设。截至目前，数字孪生南四湖二级坝工程可对工程防洪调度、水文预测预报、运行管理等活动进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，以及对现实工程实时监控、发现问题、优化调度的目标，有力支撑了2023年沂沭泗流域汛期洪水预报、工程运行管理等工作。     

基于机器学习短历时暴雨时空分布规律研究

城市内涝风险的精细化管理和防洪排涝市政工程的科学设计,需要对当地降雨的时空分布特征有深入的了解。而传统以单站雨型代表整个区域降雨特征的分析方法,不能满足这一要求。本文尝试将机器算法引入到暴雨时空分布特征研究中,以北京城区2004—2016年降雨资料为研究样本,利用动态聚类算法,提取北京城区短历时暴雨时空分布的动态特征。经分析,北京汛期的短历时暴雨时空分布特征,可以分为3种类型:(1)降雨自西北部山区移动到城中心区,逐渐扩散到城区;(2)降雨集中在城区西南部地区,逐渐向北部和城中心区扩散;(3)降雨集中在城区中心区和东部地区,基本不发生移动。研究结果表明,基于机器学习算法提取的暴雨时空分布特征,与实际暴雨时空动态发展趋势相符,并且有各自对应的降雨形成的不同物理机制,可为城区降雨设计、城市内涝风险管理等工作提供借鉴与参考。     

降雨移动对河道洪峰影响研究——以深圳为例

全球气候变化和快速城镇化加剧了城市降雨过程的不稳定性,进而影响城市河道洪水过程,加剧了城市洪涝防治难度。本文以深圳市河湾片区为研究区,利用数值模拟方法研究了降雨移动方向对城市河道洪峰的影响。基于雨强和移动方向的不同组合构建了 1300 个降雨方案,并利用城市洪涝模型分别模拟了各降雨方案条件下的河道洪水过程,从模拟结果中提取河道断面的洪峰流量以构建评价指标,在全区、河道、断面等不同尺度进行了统计和对比分析。结果表明：随着雨强增加,降雨移动方向对河道洪峰的影响会减小;河道下游断面受影响程度明显高于上游断面;单个断面的洪峰受影响程度与降雨过程的移动方向呈现出较强相关性。研究结果可为城市洪涝防治和洪水风险评估提供参考。     

近年国内防洪减灾信息技术应用综述

在科技创新的时代背景下,信息技术快速迭代,梳理当前信息技术在防洪减灾方面的最新应用进展,将有助于补齐“防洪工程”和“信息化工程”两大短板。介绍了信息技术发展趋势,然后重点梳理了近年来现代计算机技术、新一代信息技术、人工智能技术3类新技术在防洪减灾中的应用,针对其中13个细分技术方向,结合具体案例从技术特点、应用进展、不足和应用前景3个方面进行归纳,最后,分析了技术与业务的多维耦合关系,认为未来防洪减灾信息技术应用将呈现智能化、聚合化、安全性趋势。     

降雨时空不确定性对城市河道洪水的影响

针对降雨时空不确定性严重制约洪涝模型模拟精度的问题,在深圳市布吉河流域研究降雨中心、降雨移动方向等时空特征对洪水过程的影响。利用2018—2020年的降雨监测数据,划分并筛选出116个大雨以上的降雨场次,进而对每个场次通过空间平均化处理和时间同步处理,分别构建空间平均和雨峰同步降雨过程;利用城市洪涝模型模拟116个降雨场次在实际降雨、空间平均、雨峰同步3种时空分布下的洪水过程;分析降雨中心和降雨移动方向对洪峰流量、洪水过程的影响。结果显示：经过空间平均化处理后,产生的洪峰流量较实际降雨模拟得到的洪峰流量变化范围为-43.9%～34.7%,而且当实际降雨中心位于流域几何中心下游时,模拟得到的洪峰倾向于偏高;经过雨峰同步处理的降雨较实际降雨模拟得到洪峰流量变化范围为-33.7%～20.0%,洪峰变化范围与降雨中心移动方向有较强的相关性;洪水过程与洪峰流量变化相对应,表现为洪峰增加、洪水持续时间缩短,或洪峰降低、洪峰持续时长增加。研究结论可为洪涝模型输入的降雨过程构建提供依据,为河道洪水风险评估、洪涝过程实时模拟提供借鉴。