数字孪生秦淮河流域防洪四预平台建设与应用

为实现秦淮河流域水灾害防御精准化预报预警和智能化调度决策,在梳理秦淮河流域防洪现状的基础上,对照水利部数字孪生流域先行先试建设要求,利用空天地立体监测、数据规律挖掘与知识发现、水利动态知识图谱、水文-水动力多要素过程互馈机制与模型耦合、模型参数优选与动态校正、多目标动态决策与方案智能生成、洪水风险分析评估等关键技术,将防洪四预过程贯穿于业务流程中,建立了面向流域防洪减灾的四预平台,并利用流域历史洪涝场景及防汛演练过程验证了平台的可用性。结果表明:防洪四预平台能够实现对秦淮河流域的实时监控、发现问题、优化调度,达到风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施的目的。研究成果可为其他数字孪生流域防洪建设提供思路和参考。

数字孪生滦河工程“四预”平台建设研究

针对滦河历史洪水灾害频发情况,为提升滦河水灾害防御能力,实施数字孪生滦河工程“四预”平台建设。结合滦河流域洪水特点,基于数字孪生、数字映射、大数据、云计算、物联网等先进技术,以三维数字孪生场景为数据底板,水文计算模型为算力,提升流域防洪“四预”能力为目标,开发“四预”平台和滦河智慧“四预”大屏,实现历史演变、实时监控、趋势研判3个不同时间维度的功能递进展示。“四预”平台包含信息化基础设施、数字孪生平台、业务系统3个层级,通过构建流域洪水“天空地”一体化监测体系,共享补充流域下垫面、数字地形、影响区域经济社会等数据,形成流域防洪数字孪生场景,开展超前模拟仿真推演,实现洪水预报、预警、预演、预案功能。数字孪生滦河工程“四预”平台建设完成后,将滦河流域“七一三”洪水的水文监测和工程调度资料输入系统进行验证,计算成果可靠,可为滦河流域防洪安全提供有力保障。

珠江防汛“四预”平台建设及应用

珠江防汛“四预”平台是智慧水利“2+N”水利业务智能应用体系中先行建设的业务应用之一,是数字孪生珠江先行先试建设成功案例。结合“降雨-产流-汇流-演进”“流域-干流-支流-断面”“总量-洪峰-过程-调度”“技术-料物-队伍-组织”四个链条,从四情智能监控、多源多模型交互预报、分级分类预警、多尺度多要素预演、优化推荐调度预案等方面剖析探讨“四预”平台主要功能和关键技术,进一步阐述“四预”平台在实际防洪应用和系统建设中的经验成效。

基于数字孪生流域的防汛“四预”平台设计

针对我国防洪减灾业务流程未打通、数字底板不完全、孪生场景难构建、决策支持不到位等现状问题,基于水利部数字孪生建设和流域防汛“四预”能力提升的总体要求,研究一站式防汛流程搭建、数字孪生场景实现、防汛结构化知识体系构建等关键技术,应用关键技术梳理平台数字化需求,设计并研发数字孪生流域防汛“四预”平台,实现流域自预报预警、形势研判、决策调度至抢险支持等全流程封闭的一站式防汛。“四预”平台先后在浙江钱塘江、雄安白洋淀、济宁泗河流域及郑州贾鲁河等上线应用,实践应用表明:“四预”平台有助于提高流域防汛的“四预”能力,对加强水库拦蓄、保障大坝安全、提高抢险效率、降低人员影响、减少经济损失等起重要作用,具有一定的实用价值。

数字孪生山洪灾害“四预”试点建设构想及展望——以新疆托里县为例

积极响应水利部“十四五”时期“数字孪生工程建设”的号召和要求,结合区域山洪灾害防御现实的需求,以新疆托里县为例,提出了基于数字孪生技术的山洪灾害预报、预警、预演、预案(以下简称“四预”)试点建设的系统框架、建设内容、技术路线和实施方法。拟建立涵盖信息基础设施、数据底板、模型库、知识库和山洪灾害“四预”功能的托里县数字孪生山洪灾害“四预”平台体系,解决当前该县山洪灾害防治资料缺乏、预报精度低、预警传达弱、预演实施难等问题,提升地区山洪灾害防御能力和保障人民生命财产安全,为后期新疆“数字孪生流域”和“数字孪生工程”建设奠定基础。