基于GPU并行计算和WebGIS的潖江蓄滞洪区洪水预报系统研究

洪水预报所采用的数值模拟涉及大量计算,模拟的结果需经多种专用软件处理后才能展示给用户,操作繁琐,无法满足蓄滞洪区防洪调度及应急抢险处置中迅速做出响应的需求。该文提出了基于GPU并行计算和WebGIS的洪水预报系统,旨在提高洪水计算的效率,延长预见期,并实现洪水演进的可视化。该系统基于最新的GPU加速的计算方法,利用GPU强大的浮点数运算能大幅提高洪水计算的效率,结合WebGIS技术,将水文-洪水演进模型的计算结果与水利底图无缝连接,以图表、图像和动画等形式直观展示洪水演变过程,使决策人员能直观地掌握蓄滞洪区洪水的演变过程,可为潖江蓄滞洪区的调度运用和防洪抢险提供帮助。

太湖流域超标特大洪水风险预警系统建设及应用

为做好超标洪水调度、保障流域防洪安全,开发建设了由基于水文水动力学耦合的超警超保风险区域预警模型与基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型共同组成的超标特大洪水风险预警系统,该系统在太湖流域预报调度一体化系统中通过智能交互方式进行模型与系统的紧密集成,实现了预报调度成果的可视化。基于水利一张图的超警超保与淹涝动态展示,实现了预报产品从点到面、从常规预报到影响预测的突破,以及洪水风险由静态评估向实时快速动态分析的转变。应用结果表明:系统在2020年太湖流域性大洪水中累计发布超警超保风险提示39期、洪水淹涝风险评估4期,预测结果与实际基本一致,为科学调度防御超标洪水提供了技术支撑,避免了江苏省苏州市3万多的人员转移,有力保障了太湖流域防洪安全。

郑州“7·20”暴雨移植下的开封市洪水模拟及淹没分析

“7·20”暴雨使河南省出现历史罕见的极端强降雨过程,该场降雨持续时间长、覆盖面积大、雨强高、降水总量大,日雨量突破历史极值;暴雨造成郑州等城市发生严重内涝,多处水库、堤防工程出现严峻险情,引发了社会高度关注。研究暴雨移植有助于提高城市应对超标准洪水的防御能力。开封市的洪涝排泄能力有限,为了探究开封市在极端洪灾下的风险调控能力及应对措施,做好防大汛的准备,将郑州“7·20”暴雨中心移植于开封市中心,降雨量级、时程分布不变,对“7·20”暴雨降雨时段取7月17日8时至21日8时,共4天。应用中国洪水预报系统,采用三水源新安江模型,马斯京根法演算汇流,模拟各控制断面断面洪水过程、流量、洪峰到达时间,并确定淹没范围。计算结果表明:在开封市暴雨移植后,累积雨量大于800 mm的笼罩面积为115 km^(2)、大于600 mm的笼罩面积为1154 km^(2)、大于400 mm的笼罩面积为2793 km^(2),小于400 mm的笼罩面积为3651 km^(2);平均淹没水深0.61 m,最大淹没水深为2.78 m,总积水量达0.92亿m³。其中0.229亿m³经惠济河进行下泄,剩余0.691亿m³的水量最快需要3.6天完成排涝。研究结果对开封市防御极端暴雨下的城市内涝、超标准洪水、超标准洪水监测预警、防洪规划、应急预案编制、响应水利部“四预”要求等具有重大的警示作用和参考意义。

基于API模型的中小水库洪水预报理论研究与系统开发

入库洪水实时预报是中小水库管理单位共同面临的难题,本文运用API(前期雨量指数)产流模型配合谢尔曼单位线进行汇流计算,结合中小水库产汇流特点,合理概化并优选参数,提出了一种适用于中小水库入库洪水实时预报方案,进一步基于国产组态软件实现二次开发,设计了一款适用于中小水库入库洪水预报软件,适配国内主流水情自动测报系统。以重庆某水库2013-2022年实测入库流量为研究对象,结果表明本预报方案具有一定精度,可供无洪水预报系统中小水库管理技术人员参考使用。

阳宇会水位站洪水预报方法研究和应用

吕梁市地形复杂,暴雨多发,容易形成滑坡、泥石流、山洪等自然灾害,造成经济损失和人员伤亡,因此对上述自然灾害的预防、预控、预警、预报十分重要。分析研究适用于本地区中小河流的洪水预报,立足流域单元,遵循“降雨—产流—汇流—演进”规律,并以阳宇会水位站为例阐述了具体预报方法和流程。

新安江模型在金城江水文站洪水预报中的应用

本文依托中国洪水预报系统构建龙江金城江水文站洪水预报方案,基于遗传算法对新安江水文模型参数进行寻优率定,结果表明,该预报方案模型参数最优拟合效果好,方案确定性系数为0.877,分析的洪峰流量、峰现时间、洪量合格率均达乙级标准以上。利用该系统模型可在洪水作业预报中自动获取降雨及实时水文数据并进行快速分析计算,得出精准洪水预报结果,可助力龙江流域“四预”工作,为各级防汛部门提高“四情”精准防御工作提供数据支撑。

BP神经网络洪水预报模型在洪水预报系统中的应用

采用相关分析法,在区域降水、观测断面流量(或水位)因子中识别出影响预报断面径流过程的主要变量,在多个观测断面的数据均为流量情况下,采用基于时延组合的合成流量为影响预报断面径流过程的变量,采用自相关分析法,识别出影响预报断面径流过程的前期流量(或水位),以这些变量为BP神经网络模型的输入,以预报断面的流量(或水位)为模型的输出,在BP神经网络隐层节点数自动优选的基础上,构建了基于BP神经网络的洪水预报模型。将模型载入中国洪水预报系统中,应用结果表明:模型在历史洪水训练样本具有一定代表性的情况下,可获得较高的预报精度。

Web洪水预报调度系统开发及应用

我国洪水预报系统的发展过程可分为四个主要阶段,其中的第四阶段是在“全国水情信息及洪水预报预测业务系统”的基础上开发的基于浏览器 /服务器(B/S)结构的Web洪水预报调度系统.该系统的主要功能有基于WebGIS的面向对象的空间信息管理和查询、实时水情快速信息查询分析、洪水预报调度等,开发的关键技术有ASP技术、COM和ActiveX、JAVA程序等.本系统已于 2001年在松花江、永定河等流域投入使用,并在近几年的使用中不断完善.

基于GIS的汉江流域洪水预报系统设计与实现

利用Microsoft Visual Studio.NET集成开发环境、基于ArcObject的GIS嵌入技术和SQL Server数据库设计,开发了结构合理、功能齐全、具有很强实用性的汉江流域洪水预报系统。在分析系统实现目标的基础上,研究了汉江流域洪水预报系统的总体体系结构和逻辑功能设计,重点讨论了系统实现的分布式水文模型建立、分布式计算实现和组件标准化等关键技术,介绍了系统的主要功能与界面设计。该系统具有良好的可移植性和可扩展性,随着系统的进一步开发和不断完善,该系统可望为汉江流域的防洪调度决策与水资源综合管理提供重要的技术支撑。

交互式洪水预报系统及关键技术研究

介绍了交互式洪水预报系统的概念和基本结构,分析了实现交互式预报的区域拓扑连接、作业表、模型参数优化、交互修正等关键技术,并以淮河交互式洪水预报系统为例,阐述了系统的组成、实时作业预报的数据流程和应用成果。在分析我国暴雨洪水特性和自然地理条件的基础上,指出了在我国开发交互式洪水预报系统的必要性和应该注意的几个主要问题。

基于PowerBuilder和MapObject水库洪水调度系统信息查询

针对复杂的水库防洪调度系统 ,利用 ESRI公司的地图控件 Map Objects2 .0 ,在Power Builder环境下 ,开发成功了功能强大的水库洪水调度信息查询系统 ,实现了地图的缩放、漫游、导航、定位和直接在地图上进行查询、分析等功能 ,使信息查询更迅速、直观 .实际开发表明 ,Power Builder与地图控件 Map Objects2 .0结合开发水库洪水调度系统 ,不仅开发过程简单、开发速度快 ,而且充分发挥 Power Builder管理。

基于Web的洪水预报系统

以JBuilder6.0为集成开发工具,基于EJB组件部署洪水预报系统业务逻辑,设计开发成功了基于Web的流域洪水预报系统.重点阐述了利用上述平台进行洪水预报系统设计和开发的关键技术.应用实践表明,本系统具有开放性、可靠性、安全性、透明性等特点,提供了分布式计算平台架构,可实现未来的流域洪水预报管理.

基于WebGIS的流域级洪水管理系统集成与应用

流域级洪水管理系统指为流域机构服务的洪水管理系统,是基于计算机网络、地理信息系统、数据库技术,专业分析模型,采用人机交互方式,按照统一标准与规范建立的流域洪水管理平台。为洪水预报、预警、预案编制、应急调度、风险评价、洪水整治、决策会商提供先进技术手段。本文首先讨论了流域洪水管理系统的结构设计与数据库,然后,以松花江流域洪水管理系统为例,对系统功能与分析模型进行了讨论。功能模块包括基础信息管理、洪水监视预警、洪水预报调度、二维洪水仿真、灾情评估、防汛管理等功能模块;分析模型方面,建立了水文-水力学耦合模型、全流域洪水预报模型与洪水调度模型。该模型由基于MIKE NAM的全流域降雨径流模型与基于MIKE11 HD的嫩江、二松、松干河道一维水动力模型组成。此外,在哈尔滨等4个重点城市与两个蓄滞洪区构建了MIKE21的二维洪水模拟模型,在城市、蓄滞洪区与防洪重点保护区,建立了灾情影响分析模型等。最后,利用WebGIS技术对这些功能模块进行了集成,建立了功能齐全的松花江流域洪水管理系统。作为国内第一个流域级洪水管理系统,松花江流域洪水管理系统的设计与建设,对流域级洪水管理系统的研究进行了有益的探索。

复杂洪水预报系统的集成技术研究

以广西南盘江天生桥一级电站施工洪水预报系统为例， 讨论了以水情数据库、洪水预报模型、数据库管理系统和模型管理器为基础构建集成化复杂洪水预报系统的若干技术问题， 提出了用邻接矩阵来形式化和规范化预报系统水情数据与预报模型之间复杂关系的一般方法。

阳澄淀泖区动态洪水风险图的编制及其管理系统的开发

基于大量的实测和调研资料,建立了能反映阳澄淀泖区现状河网、圩区分布及水工建筑物调度的水动力模型,经率定和验证后能够用于该区域的洪水模拟。基于Web技术、GIS技术和数据库技术,研发了嵌套水动力模型的动态洪水风险图管理系统。针对任意降雨、边界条件、水工建筑物参数及调度参数,系统能快速调用模型进行模拟计算并生成动态洪水风险图。与在线预报数据结合,可实现洪水预报预警,为洪水风险图在防洪减灾、洪水管理、洪水预报等方面提供技术支撑和应用借鉴。

面向对象技术在流域洪水预报系统中的应用

通过对现有的洪水预报系统的分析,确定了复用率低以及难于扩展是目前洪水预报应用系统在实现方面存在的普遍问题。利用面向对象的Java语言作为开发工具,进行洪水预报应用系统的开发,使系统具有较强的可扩展性和复用能力,能有效地缩短新系统的开发周期,因而是进行洪水预报系统开发的有效工具。

洪水实时预报系统的集成研究

以玛纳斯河流域洪水实时预报系统为例,概述了洪水预报系统的主要功能、组织结构、总体框架和数据库管理系统,以及洪水预报系统的构建集成。

洪水资源利用系统风险分析方法与应用

提出了洪水资源利用系统风险效益分析的一般流程,并以白城市水库、泡沼、湿地、草原等引蓄措施综合利用所形成的洪水资源利用系统为例,按照系统认识、风险识别、风险效益评价与优化决策四个步骤对各单元独立运用与系统综合运行进行了分析,最终得出当地洪水资源合理分配方案。

中国洪水预报系统设计建设研究

分析了我国洪水预报系统的现状,阐述了中国洪水预报系统的建设的必要性、目标及开发原则,介绍了中国洪水预报系统的软硬件环境、预报模型和方法、预报方案、模型率定、实时作业预报、实用模块、系统管理7部分的设计建设。

基于RS和GIS的淮河流域洪水预报与调度系统

水文学模型与水力学模型耦合进行流域洪水模拟可以更加精细地反映流域洪水的产生和运动过程。用现代计算机信息管理、遥感技术(RS)、信息可视化和地理信息系统(GIS)等技术,实现水文学和水力学模型的耦合。采用了数据—模型—应用三层结构的总体集成结构,通过模型应用过程的模块化处理和数据有效交换,建立了基于RS和GIS的集数据处理、模拟、参数率定和预报调度功能于一体的综合计算平台。