双库洪水联合调度实况复盘及影响分析

沙河、大溪水库位于太湖流域湖西山丘区,库区深山重叠,径多流长拦蓄少,洪、旱频繁灾交叉的特点,对湖西区山丘区洪水起着重要的调蓄作用。以2016、2021年实况洪水联合调度为例,通过构建一二维耦合水动力模型进行模拟复盘,分析并验证沙河、大溪双库运行的实况调度过程,复演水库下游溢洪道两岸淹没影响,提出了相关调度与工程措施建议。研究表明:适当拓宽、下挖河道,加高下游堤防以及局部调蓄,能够显著降低下游淹没风险,为水库调度留有富余空间。

数字孪生水网赋能多业务场景应用与实践

目前,水利部数字孪生流域先行先试工作已经接近尾声。数字孪生太湖地区典型水网工程项目作为江苏省4个先行先试项目之一,包括10个子项,各子项综合考虑太湖地区水网纲、目、结特征,以河、湖、库、城市、圩区为主要试点对象。围绕共建共享的理念,文章从新形势、新思路、新标准、新平台4个方面阐述了数字孪生水网赋能多业务场景应用的方式,包括太湖流域“点—线—面”融合的多层级数据底板、江苏省太湖地区精细化河网模型及服务、“2+N”多场景“四预”业务应用,相关建设成果能够为江苏数字孪生水利建设提供经验,有效支撑未来我国智慧水利体系建设。

湖泊磷污染负荷在线评估模型研究与应用

研究基于磷污染负荷评估模型,建立各小流域与空间降雨关联关系,对接实时降雨、预报降雨等数据进行模型在线改造,并以常州滆湖为例,设计开发数字孪生滆湖系统,实时掌握当前、历史及预报入湖污染负荷,为滆湖河湖修复提供基础决策支撑。

滨湖城市防洪智能调度与“四预”业务系统开发--以江苏无锡市运东大包围为例

信息化技术的革新为水利行业发展提供了重要的机遇,但受限于历史实测资料不足,人工智能算法在滨湖平原河网地区洪涝预报中的应用存在一定困难。以江苏无锡市运东大包围为研究区域,详细阐述了城市洪涝智能预报调度的实现路径,利用水文水动力模型生成调度预案集,分别采用长短期记忆网络模型与卷积网络模型构建城市河网关注点水位智能预报方法与城市内涝风险阈值快速计算方法;以服务“四预”(预报、预警、预演、预案)业务为导向设计防洪智能预报调度系统,开发系统功能,集成专业模型与智能模型服务于业务场景应用,以实践探索为太湖滨湖城市洪涝预报调度一体化、智能化、业务化提供参考。

大尺度水利数据底板可视化探索与实践

数据底板作为数字孪生平台核心组成部分,在支撑数字孪生水利建设中作为“算据”发挥着关键性的基础作用。在数据底板可视化方面目前还存在数据要素标准不统一、融合渲染方法不明确、业务场景难支撑的问题,特别是大尺度三维数据底板如何融合构建、共享、更新与应用,尚未形成高效的解决方案。根据数字孪生水利建设数据底板建设思路,详细阐述了当前多源多级数据融合方法和业务可视化同步映射技术,并以淮河流域水利要素可视化模型构建开展实践探索。结果表明:多源异构数据标准化治理与可视化模型轻量化渲染在数据底板建设中至关重要,不仅能够支持流域尺度物理实体与数字要素的同步映射,也能够增强多场景的业务服务能力,为流域水安全保障提供关键数据支持。

基于静态—动态变量解耦的城市积淹水深快速分析方法

随着全球气候变化和我国城镇化快速发展,极端暴雨天气防范应对已成为城市防汛工作的重点之一。极端降雨条件下的实时滚动洪涝风险分析可以为预报预警提供参考,增强决策的科学性,是防范洪涝灾害的有效方法。尽管传统基于水文水动力专业模型的仿真可以在精细网格上计算出洪水演进及退水的全过程,但精细网格数值计算往往需要消耗大量的算力资源,滚动洪涝预测预报的时效性往往达不到要求。通过建立城市洪涝淹没深度与降雨量之间的函数映射关系,提出了基于静态—动态变量解耦的动态水深高效插值方法,结合分布式数据库和并行计算技术,可以在极短的时间内提供与水文水动力专业模型模拟相对一致的结果。本研究以期为城市洪涝实时风险分析提供有效支撑。

基于通用模型平台的秦淮河流域水文预报技术探讨

秦淮河流域位于长江下游,其上游为山区、中游为平原、下游为感潮河网,流域内干支水系叶脉相连,水库、圩区、闸坝等水利工程众多,快速在线滚动洪水预报富有挑战。基于江苏省防汛抗旱预警调度智慧决策系统平台,研究了降雨径流、河段洪水演进、水库调洪等各类通用模型及其算法,考虑流域上游大中型水库及其调度影响,划分了适用于秦淮河水系特点的分布式预报单元,构建了秦淮河流域洪水预报模型,以2024年7月暴雨洪水前垾村控制断面为例进行验证。结果表明,利用在线通用模型算法能够实现快速洪水预报方案构建及其模拟计算,并且具备较好的准确度,可为秦淮河流域洪水预报与调度决策提供有力的技术支撑。

江苏数字孪生水网建设与预报调度一体化应用初探

江苏省地跨长江、淮河两大水系,省内有太湖、洪泽湖和大运河、南水北调东线等重要河湖及工程体系,在国家水网格局中占据重要地位。数字孪生水网建设是新阶段江苏水利高质量发展的重要举措和实施路径。依据江苏省河流水系特点与水利管理工作实际需求,在问题剖析的基础上阐述了数字孪生水网建设思路。以江苏省太湖地区为例,以河网模型为核心,初步构建防洪“四预”功能体系,探索基于江苏数字孪生水网框架的水工程预报调度一体化应用,推动水网建设与智慧应用。

多尺度分级河网模型在江苏省太湖地区的应用研究

江苏省太湖地区地处长江三角洲地区,河网密布,城镇化率高,水利工程众多且调度复杂,流域、区域、圩区等特点明显,区域防洪、城市防洪排涝、圩区排涝等问题比较突出。由于平原河网水动力模拟模型有其内在的复杂性,大型平原河网的水文—水动力联合模拟通常难以满足模型数据动态更新和多尺度分级模拟要求。利用多尺度智能模型构建思路,针对江苏省太湖地区洪涝问题开展多尺度智能分级模型的构建与模拟,结果表明,多尺度模型能够快速模拟江苏省太湖地区洪涝情况,为江苏省太湖地区洪涝精准调度提供有力支撑。

江苏省数字孪生水网建设总体构想与先试经验

智慧水利体系已经迈入数字孪生水利建设的新阶段,对于推动水利高质量发展具有重要的现实意义。结合江苏省河湖水系特点与水利管理治理工作实际,依据相关试行标准规范,结合数字孪生江苏省太湖地区典型水网工程先行先试项目,从数字孪生水网建设框架、总体要求、信息基础设施、数据底板、模型平台、知识平台、智能中枢和业务场景等方面提出了建设需求与要求,形成了江苏省数字孪生水网建设的总体构想,从项目建设中总结经验,探索数字孪生水网建设路径。实践表明:数字孪生水网建设总体技术要求具有可操作性和指导性,可为江苏省乃至全国数字孪生水利建设提供参考和借鉴。

长距离高落差重力流供水工程的关阀水锤

对长距离高落差重力流供水工程中阀门动作规律进行了研究,分析了关阀的水锤特性,运用特征线法推导了在已知阀门关闭规律时管道首相水锤压力的解析公式以及在已知管道控制压力时阀门最快直线关闭规律的解析公式,并结合数值计算对公式的正确性进行检验。结果表明:推导出的首相水锤压力解析公式和水锤直线关阀规律解析公式计算均与数值计算结果吻合较好,精度较高,可为高落差重力流供水工程的管道设计及运行调度提供参考。

基于“四预”的永定河洪水预报调度系统研究与应用

近年来,我国洪水频发,对人民群众的生命财产安全造成了严重的威胁。为能够提前研判洪水态势,减轻洪灾损失,依照水旱灾害防御的业务特点,遵循预报、预警、预演、预案的理念,提出了以“数字汇聚-数据底板-孪生平台-四预体系”为主线的洪水预报调度系统总体架构,梳理了系统的业务功能与需求。结合永定河流域特点,采用流域洪水预报调度、模型与系统实时交互和二三维地理信息渲染展示等关键技术,构建了基于“四预”体系的永定河洪水预报调度系统,支撑永定河洪水调度预演,为洪水预报调度“四预”体系的建设提供借鉴与参考。

城市防洪“四预”智能调度系统建设与应用

围绕太湖流域平原河网城市防洪“四预”智能调度系统建设,从算据、算法、算力、“四预”业务和信息融合共享等方面剖析了传统防汛信息化系统存在的问题,结合无锡大包围水工程智能调度系统实践,从多源数据资源集成汇聚、精细化河网模型构建和知识模型算法深度融合等方面提出了建设措施与技术途径,将滚动预报和调度预演作为核心关键技术,构建了“监测预报-动态预警-场景预演-调度预案”的防洪“四预”业务应用体系,全力打造水工程预报调度一体化防汛模式,对于加快太湖流域数字孪生水网工程和智慧水利建设具有重要的指导意义。

多支线长距离重力流输水系统的水锤防护

针对重力流输水工程管线高程起伏和管道水锤造成的内水压力变化问题,结合多支线输水系统的相继开阀、同时关阀和爆管等复杂运行工况,对多种水锤防护措施的设置位置和原则进行了分析。分析表明:可以在管线上游的高点设置双向调压塔来控制管道的负压和缓解过高正压,在中下游的支线分水口或者局部高点设置单向塔来隔断支线爆管引起的瞬时压降和消减断流弥合水锤,在靠近管线末端的较高点设置空气阀来防止负压,在数值仿真计算得到的内水压力过高处设置超压泄压阀来防止超过管道承压标准的正压。

气囊式空气罐水锤防护研究

根据气囊式空气罐的工作原理,推导了水泵掉电情况下气囊式空气罐的涌浪周期及压力波动理论公式,并与常规空气罐进行了对比,分析了不同参数对气囊式空气罐水锤防护性能的影响,给出了气囊式空气罐过渡过程数学模型。结合某长距离输水工程实例,利用过渡过程数值仿真,对气囊式空气罐与常规空气罐的水锤防护效果进行了对比。结果显示气囊式空气罐能够有效缓解长距离输水工程中的停泵水锤,且其防护性能优于常规空气罐。

推进数字孪生水网工程建设助力太湖流域水治理能力现代化——江苏省太湖地区水工程预报调度一体化平台取得进展

加快数字化发展、建设数字中国是国家重大战略需求.遵照水利部推进数字孪生流域建设工作会议精神,为加快智慧水利建设,江苏省选取太湖地区作为先行先试对象,组织技术力量构建数据底板、研发在线模型平台、开发江苏省太湖地区水工程预报调度一体化"四预"系统.

考虑摩阻的停泵水锤传播公式

在长距离供水泵站出现事故停泵时,泵后压力将迅速下降,管道沿线随着水锤波的传播将出现较大降压,水锤传播过程中管道沿线压力分布是泵站及管道设置水锤防护方案的重要依据。本文采用特征线法与理论分析相结合的方法,分析了泵站抽水断电情况下的管道沿线水锤压力传播过程,推导了水锤降压波沿管线分布及衰减公式。理论公式与数值计算表明:在考虑管道摩阻情况下,水锤降压波在传播过程中沿管道逐渐减小,二者吻合良好,可为管道沿线设置水锤防护方案提供参考。