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。     

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。     

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。     

秦淮河流域东山站洪水位预报模型研究

为了提高秦淮河流域洪水预报的水平,对东山站洪水位过程预报模型进行深入研究。采用线性动态系统模型与BP人工神经网络模型建立东山站洪水位逐时段预报模型,采用2010—2015年及2016—2017年汛期秦淮河流域实测雨量和东山站水位资料对模型进行率定和验证。结果表明:东山站洪水位逐时段预报的BP人工神经网络模型相对于线性动态系统模型具有较高的精度;相对于一维河网水动力模型,简单实用。     

水库预报调度模型应用研究

围绕全面提升水旱灾害防御能力的重点,探索新阶段水利高质量发展路径。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,很好地契合智慧水利的相关要求。平台集成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,对水库来水情况作出预报,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。通过对平台的这两部分模型进行详细介绍与案例展示,证实具有较好的实用性,能够适用于珠海市流域水库。该平台可以在水库日常运行管理中,为水库管理人员预报调度提供帮助,也可为类似问题提供经验借鉴。     

数字孪生椒江防洪“四预”应用研究

针对椒江流域山区河流、平原河网、感潮河段、洪泛区均存在的水系及易受台风影响的洪涝格局,根据数字孪生流域的要求,开发了符合数字孪生标准的水利专业模型服务组件,建设了预报调度一体化系统;对模型计算所需的多源数据开发了多源数据融合平台;根据防洪“四预”业务需求开发了知识平台对调度规则、历史洪水的知识推送功能;建立了椒江流域273个子流域112条河流、2112个计算断面、84900个二维计算网格、17个控制单元的流域预报调度一体化模型,系统经过多场次台风暴雨检验,运行效率较高;对全国沿海地区防洪“四预”应用建设具有借鉴意义。     

SRTM DEM数据提取河网方法及影响因素研究

从数字高程模型（Digital Elevation Models,DEM）直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。珠江三角洲地区是中国经济最发达的地区之一,是世界上公认范围最大、结构最复杂的网河流域。研究该地区河网分布及流域特征,对于流域的整体规划和水资源的有序配置具有重要意义。文中首先讨论了基于栅格DEM取流域河网水系特征信息的基本方法;然后基于SRTM DEM数据,以珠江三角洲地区为例给出了利用Arc/Info实现河网提取的具体步骤,实现了大范围区域内的流域特征信息的快速提取;最后对比分析珠江三角洲分流域河网特征。     

SRTM DEM数据提取河网方法及影响因素研究

从数字高程模型（Digital Elevation Models,DEM）直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。珠江三角洲地区是中国经济最发达的地区之一,是世界上公认范围最大、结构最复杂的网河流域。研究该地区河网分布及流域特征,对于流域的整体规划和水资源的有序配置具有重要意义。文中首先讨论了基于栅格DEM取流域河网水系特征信息的基本方法;然后基于SRTM DEM数据,以珠江三角洲地区为例给出了利用Arc/Info实现河网提取的具体步骤,实现了大范围区域内的流域特征信息的快速提取;最后对比分析珠江三角洲分流域河网特征。     

洪水预报和防汛调度系统中的仿真技术应用

以防汛决策支持系统的设计开发为例，介绍了该系统的开发目标、原则、范围与任务，分析了系统的总体功能与逻辑结构，在此基础上阐明了系统的核心是应用仿真技术建立洪水预报和调度仿真子系统，对该核心子系统的开发目标、模型技术、逻辑结构与数据流程进行了详尽的论述，并对建模路线及与建模有关的洪水预报模型技术、洪水演进和调度仿真模型技术、洼淀产水和排沥入汇模型技术都分别进行了全面的研究。     

长江大保护试点城市厂网一体化监测体系构建——以岳阳市湖滨片区为例

长江大保护试点城市"厂网河(湖)岸一体"的先进治理模式,不仅符合试点城市排水系统的特性,也有利于试点城市水环境的保护,是探索可复制可推广的新模式新机制的成功尝试。以岳阳市湖滨片区为例,结合在线监测和人工检测,按照厂网一体化的思路,构建从排放源、管网、泵站、污水处理厂的全过程监测体系,实现岳阳市城市水环境全生命周期管理,为岳阳市智慧水务平台提供数据支撑,并为长江大保护其他试点城市的智慧水务平台建设提供参考。     

河南省河湖信息化监管平台研究与应用

为提升河南省河湖信息化监管水平,给河(湖)长制全面推行提供技术支撑,需建设河湖信息化监管平台.充分利用河南省电子政务云平台资源,以及现有水利、水污染监测、国土等相关信息资源,整合现有各种基础、监测、监控视频、遥感及航拍影像等数据,重点建设信息资源规划与数据库、应用支撑平台、业务应用系统、标准规范体系编制等,开发Web端...     

苏州城区活水联控联调系统架构设计

苏州城区河道纵横,闸、泵、堰等水利控制工程众多,目前主要依赖人工调度的模式,统筹兼顾难度较大,难以满足苏州城区水环境高质量目标实现所需的精准化调度要求。分析城区水利工程、监测设备及信息化建设现状,以畅流活水智慧调度应用开发为出发点,以监测数据为驱动,以模型为核心,以远控为手段,依托模型云,构建包括监测设备层、支撑平台层和业务应用层的苏州城区活水联控联调系统平台。平台建成后, 利用物联感知系统代替人工观测,实现全智能一键化精准调度代替人工调度,充分发挥清水工程效益,通过精准调度可实现重点河道水体清澈,提升苏州市城区水利综合调度决策能力,完善苏州水利信息化建设布局。     

流域水循环调控水动力水质仿真模拟技术

梯级水库群形成的复杂巨系统的复杂性给运行管理和调控决策带来了不确定性,保障水库群效益的发挥亟需先进的信息技术和水利专业模型来提供支撑。本文以虚拟现实技术、模型计算和在线监测为基础,以水流水质的可视化表达为核心,系统分析了虚拟现实技术与数值模拟结合方式,研究了梯级水库群调控虚拟环境建模方法、三维虚拟流域环境平台研发、模型和监测驱动的水动力水质虚拟仿真技术。初步以三峡工程为例,验证研发技术的可行性,为梯级水库群智能化管理和调度提供了新的思路。     

基于Matlab/Simulink的复杂河网水质建模与仿真

计算机仿真对河流水质研究有非常重要的意义。该文提出了基于Matlab／Simulink软件平台,建立了复杂河网的Simulink通用模型,并给出了仿真结果。与其他使用计算机程序开发仿真程序进行仿真相比,该建模和仿真方法不仪简单易行,而且可重用性强,其中所建立的Simulink通用子模型可反复用于不同河网,为研究河网水质提供了一条快捷、有效的途径。     

《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》解析

2022 年 3 月,水利部印发《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》,明确了数字孪生流域的具体建设内容,细化了技术要求。介绍数字孪生流域建设背景,以及定义、建设范围及目标、建设原则等建设内涵,阐明智慧水利总体框架和数字孪生流域建设框架,进一步厘清相互关系。详细说明数据底板、模型平台、知识平台等组成的数字孪生平台,以及水利感知网、水利信息网、水利云等组成的信息化基础设施两大组成部分的主要建设任务,对涉及的具体功能要求和技术要点进行详细解析,就数字孪生流域建什么、达到什么标准及需要重点把握的技术环节等问题进行解读,并对数据孪生流域建设过程中涉及的数据安全特别是地理空间数据安全应用等重要问题和集成共享相关要求进行说明。     

平原感潮河网地区控制片主要口门设站的选择分析

为综合考虑水文站网投资预算、建设条件和管理维护等因素,及时、准确地监测控制片与外河交换的水量,需根据河道水情、现场环境、工作需求等情况合理规划主要口门的设站批次,有计划地完善站网布局。以上海市青浦区为例,梳理区域控制片主要口门设站现状,利用已有数据资料,从区域发展、河道级别、模型需要、水量大小和流量变幅方面分析设站的必要性,以及从水层代表性、断面地形、站址条件、基础建设成本和流速分布方面分析设站的可行性分析,采用目标分解法建立设站指标体系,利用德菲尔法确定各指标权重,再应用线性加权求和法进行综合比选,进而确定主要口门设站的批次。结果得到青浦区控制片主要口门设站3个批次,各批次分别有7,5,和3处,可为南方平原感潮河网地区控制片主要口门设站的选择分析提供新的方法。     

基于三维仿真的输（调）水系统实时调控实现平台研究

以南水北调中线工程为例,研制基于三维仿真的输(调)水系统的实时调控实现平台。研究虚拟仿真平台的构建、海量数据的分页调度、碰撞检测、闸门建模等技术,实现场景三维可视化与漫游、二维导航图与三维场景的实时联动、基于三维场景的集成查询与显示、基于水量调度模型的调水方案的分层显示、基于水动力学模型的三维水面动态模拟和流场动态可视化、基于实时调控的闸门可视化动态仿真等功能。该平台可为南水北调中线工程运行管理决策支持系统建设提供技术支撑,并为相似工程提供借鉴。