滨江复杂河网地区水环境调控仿真模拟系统研究

为满足滨江河网地区人民群众对河流防洪安全、水环境、水生态、水景观等要求,达到水资源调用效益最优化,基于自主研发的GIS平台,实现滨江复杂河网地区水文、水动力及水质模型的耦合,集构模、连库、计算、调试和展示等为一体.通过Web Services接口设定调度预案及预报期边界条件,驱动预报调度模型进行计算,并直接获取预报调度...     

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。     

宁波市推进河网水资源智能化调度的思路与探索

为改善宁波市河网水环境,基于现有的工程措施,从智能化非工程措施角度,探究平原河网水资源智能化调度的可行方案。根据宁波市中心城区平原河网基本特点及闸泵工程分布情况,分析宁波市近些年在水资源智能化管理调度方面的建设情况及存在问题,以满足河流生态需水量为前提,从监测、模拟、调度方案的形成及调度执行4个层面,提出推进河网水资源智能化调度的思路及实现途径,并对每一个层面的实际可行性进行分析。通过建立宁波市中心城区河网水质水量联合调度模型,结合重要水功能区与河湖断面的水质实时监测数据,对河道水体进行纳污容量分析,并使用水质模型结合调度方案模拟水污染演化进程、影响范围、持续时间,为河流水量调配提供决策支持,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

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。     

基于OneNet平台的水资源调度系统设计与实现

设计一种基于OneNet平台的水资源调度系统,在阐述调度系统总体架构设计的基础上,详述主要功能模块的设计,重点分析将智能硬件接入OneNet平台的原理与实现过程。水资源调度系统通过把上下游水位、闸门开度等数据信息传到OneNet平台,凭借OneNet平台数据存储、安全和大数据分析等服务,对水资源调度进行监控,实现预警和报警功能,可为各站点的水资源调度提供支持,从而达到实现水安全、水环境和水资源利用协调发展的目的。     

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。     

数字孪生潭江流域先行先试建设与实践

为提高潭江流域水利工程防洪调度能力,开展数字孪生潭江流域建设。数字孪生潭江面向流域防洪调度需求,围绕“四预”核心功能,以22座大中型水库、7座梯级闸陂为精细化调度目标,建设数据底板、模型平台、业务应用等,构建流域L1级数据底板,流域重点区域及工程L2级数据底板,开发六大类水利专业模型,构建具有“四预”功能的预报调度系统平台,实现流域多源监测感知与数据高效能管理,江河水库闸坝集中管理、联合调度、科学决策,最大程度保障流域内防洪（潮）的安全,完善预报监测薄弱环节,提升工程调度反馈时效性,同时为河湖规范化管理提供依据。项目成果在2022年“龙舟水”、台风暴雨防御期间投入实战,助力潭江流域水库、水闸群的联合调度,取得防洪不受淹、水资源不浪费的最佳效益。     

在建大型水利工程数字孪生平台实践与思考

为整体提升在建水利工程智慧化管理能力，通过数字孪生平台建设，赋能建设期工程施工管理、运行期业务应用。在已建信息化系统的基础上，结合数字孪生水利工程建设要求和目标，构建引江济淮工程数字孪生平台总体架构。围绕数据底板、模型平台、知识平台 3 个方面，搭建真实、全面、准确的水利及水运多领域数据底板，为工程数字化映射、智能化应用提供准确的数据资源；搭建感知、预测、调度、控制、评价功能的模型平台，覆盖中长期、短期、实时多尺度调度需求，以及常规、应急多目标调度场景；搭建以方案库和专家经验库为主的知识平台，将静态、动态知识共同融入“四预”全流程；按照工程建设、运行调度、工程维护等管理业务需求，建设水资源调度、航运调度、工程安全监控等业务系统，为更加合理、有序地推进数字孪生水利工程后续建设提供思路。     

基于河流智慧水环境管理调度系统打造“幸福河”

水利部颁布的《智慧水利总体方案》将大大提高水利工程的智慧管理水平。以新疆玛纳斯河智慧水环境管理调度系统为例开展研究,分别从智慧化系统的设计原则、结构、建设内容等 3 个方面,提出开展智慧水环境管理调度系统的总体框架结构和实现方法。通过采集河道水文水质、雨污水管网、污水处理厂和泵闸站运行等数据,整合各类数据形成一个完整的智慧水环境管理调度系统,实现玛纳斯河全线涉水设施控制自动化、 管理协同化、决策科学化、服务主动化的目标,发挥玛纳斯河水环境调度管理系统效益,保持玛纳斯河整治的长期成效,打造长治久清的幸福河。     

数字孪生欧阳海灌区关键技术研究和应用

为破解灌区运行管理过程中普遍存在的水资源调配和防洪调度决策过度依赖经验、管理粗放等短板问题，为数字孪生灌区建设积累经验，本项目以欧阳海灌区渠首水库和右总干渠系为研究对象，探索实现水资源调配和防洪调度“四预”功能，通过水动力学模型和三维GIS模型共享网格技术和“需水-配水-调水”模型组合应用技术，搭建欧阳海灌区数据底板、模型库和知识库，形成数字孪生平台，开发水资源配置与调度、抗旱管理及防洪调度等系统，初步在欧阳海灌区实现水资源按需分配和精准调度。另外，该研究成果已在2022年湖南省干旱情况下保障了灌区中晚稻灌溉用水，同时也为2022年6月22日欧阳海水库发生最大入库洪峰的防洪调度提供了智能决策支撑。     

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。     

北大港水库数字孪生建设方案与要点探讨

为提升北大港水库工程管理现代化与智慧化水平，结合北大港水库“数字河库”建设现状和水库扩容工程规划，提出北大港水库数字孪生建设方案，搭建数字孪生工程建设总体框架与主要内容，丰富 L2 和 L3 级数据底板， 构建模型库和知识库，实现建设期和运维期的智能应用建设。对安全监测数据底板、工程安全模型等数字孪生建设难点，以及实现“四大安全”与全过程、全要素管理等进行探讨。实现北大港水库流域防洪调度、水资源管理与调配，以及其他各项业务管理的数字化、网络化、智能化水平提升，有效推进水库运营管理数字化转型和智能化升级。     

水利视频级联集控平台设计与实践

基于智慧水利顶层设计指引,针对视频资源分散、视频智能化水平丞待提高等现状,基于跨层级、部门视频资源汇聚与算法共享需求,通过突破视频级联共享、算法管理与调度、算法模型复用与优化等技术难点,给出视频和智能两大能力方面的资源目录管理、视频级联、视频巡检、移动视频监控、算法管理、算力调度、算法共享等关键模块功能及流程详细设计,完成水利视频级联集控平台整体框架构建。已初步完成部级水利视频级联集控平台建设,并通过与水利一张图、水利视频会议等业务平台对接,实现对水情监测、河湖管理、水情会商、应急处置等应用的数据支撑,同时也对各地各部门水利视频级联集控平台建设提供一定借鉴参考。     

数字孪生小浪底知识库建设研究与实践

随着大数据、人工智能等新技术的飞速发展，信息技术在水利工程运行管理中正发挥越来越重要的支撑作用。数字孪生小浪底作为水利部数字孪生水利建设的首批试点工程，其知识库的建设是数字孪生小浪底的核心组成部分，技术难度大，业务场景应用面临着较大挑战。本文针对数字孪生小浪底知识库的建设进行了系统性的研究与实践，采用了知识引擎、知识库和知识应用三部分组成的知识库架构体系，实现了基于水利知识的检索、问答、推荐和推理决策等多样化服务，并在数字孪生“四预”业务应用中进行实践和验证，为小浪底枢纽的工程安全和防汛调度等核心业务提供了重要支撑。本文数字孪生小浪底知识库建设为类似水利工程具有参考价值和实践意义。     

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。     

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。     

数字孪生太浦河防洪及供水“四预”业务应用设计与实现

针对太浦河防洪及供水保障数字孪生系统建设要求,基于UE引擎、GIS、无人机航拍数据、监测信息及共享信息等多源异构数据构建平原感潮地区数据底板;通过太浦河模型平台和可视化引擎,形成以事件为驱动的太浦河防洪及供水预报、预警、预演、预案的“四预”孪生系统,并建立太浦河历史水情、雨情、工情、水质等信息与调度预案方案间的映射关系,关联提示方案预案并实现智能推荐应急处置。场景化构建太浦河防洪及供水“四预”全过程,服务太浦河综合调度需要,可为平原感潮地区数字孪生“四预”业务应用建设提供案例参考。     

基于机理模型的兰江洪水复盘分析

为提高洪水预报水位精度，结合水文和水动力模型，对钱塘江 2022 年“6·21”洪水计算过程进行复盘，分析洪水成因。收集降雨量、水位、流量等水文监测数据及水利工程调度信息，建立兰江流域半分布式水文和分段水动力模型，完成模型率定和验证。基于模型分析洪水成因，分析降雨时空变化、梯级水利枢纽调度、区间水库拦蓄对洪水过程的影响。结果表明：洪水主要由自北向南移动的强降雨形成，在水利枢纽调度影响下，洪水水位过程线由尖瘦型演变为头肩型，其中干流水利枢纽调度影响低水水位上涨和消落，上游水库调蓄可有效削减洪峰并推后峰现时间。通过洪水成因分析，在机理模型中加入水利工程调度影响，计算的洪水水位过程与实际更加吻合。