小流域防洪“四预”体系构建思路及应用——以山西省昌源河祁县段为例

针对小流域防洪短板问题,按照“十四五”智慧水利数字孪生流域总要求和防洪业务需求,提出小流域防洪预报、预警、预演、预案“四预”体系构建思路。通过采用基于图像识别的非接触式水位、流量监测手段建立智能感知网络,构建高精度气象—水文—水动力耦合模型,开发流域防洪业务应用平台,提高小流域洪水预报精度、延长预见期、提高小流域防洪管理效率,进行高效防洪减灾,为数字孪生流域的实现奠定基础。

面向防洪“四预”的闽江水口洪水预报调度系统建设与应用

为提升闽江水口流域防洪调度水平,建设闽江水口洪水预报调度系统。系统利用开放式的设计理念,采用B/S系统结构开发,融合多源降雨数据,集洪水预报与防洪调度为一体,提升洪水预报精细化水平和水工程联合调度能力。采用多源降雨信息融合技术,集成洪水预报模型库,构建流域洪水预报方案,开发流域智能化运行平台,实现流域多源降雨信息共享应用、洪水滚动预报、智能调度,延长洪水预报预见期,提高预报精度。系统已应用于闽江水口电厂,可提高水电站洪水防御能力和水能利用效益。

面向防洪“四预”的数字孪生流域知识平台建设探索

知识平台是数字孪生流域建设框架中提出的内容,以水利知识驱动数字孪生流域智慧化,但如何构建适应行业需求的水利知识平台,缺少经验和成熟案例参考。针对流域防洪“四预”项目建设需求,结合具体建设经验,探索了面向防洪“四预”的数字孪生流域知识平台建设,从知识平台框架、知识库、知识引擎、知识平台软件等方面阐述了建设内容,总结分析了关键技术特点,探索了防洪四预具体应用场景,最后总结探讨了面临的问题及未来可能的发展方向,以期为相关需求提供借鉴。

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。

西枝江流域数字孪生与防洪“四预”体系建设与探讨

智慧水利建设是推动新阶段水利高质量发展的主要实施路径之一,其核心与关键是数字孪生流域建设。本文对标数字孪生流域建设要求,对西枝江流域智慧防洪体系成果——“西枝江流域实时洪水预报系统”从数据底板、模型平台、防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)平台等方面进行了深入剖析探讨。总体而言,系统成果为数字孪生西枝江建设奠定了扎实的基础,为中小流域智慧防洪体系建设提供先行经验与有益参考。

数字孪生流域预演场景研究与运用——以嫩江干流为例

为加强数字孪生演练场景真实化,助力决策精准化,依托数字孪生流域建设思路,搭建数字孪生业务应用平台。分析孪生平台整体架构与关键技术,构建具备预报、预警、预演、预案功能的防洪“四预”全景可视化平台。以嫩江干流为例,分析数字孪生建设实际需求,以尼尔基水库防洪调度为预演场景,分析尼尔基水库上游与下游嫩江干流之间的淹没损失关系,得出最优调度防御安排及建议。结果表明:通过全景可视化平台进行场景演练,可呈现河道演进真实情况,保障河道行洪安全,避免淹没损失,为防洪安全决策提供科学支撑。

数字孪生乐安河助力提升小流域防洪决策支撑能力

江西省乐安河流域防汛工作具有小流域防洪的典型特征,针对小流域防洪存在的“四预”体系不完备、决策支持能力不能满足业务需要等问题,开展数字孪生乐安河流域的建设试点。将WebGIS引擎和游戏引擎相融合,结合使用新型水文监测感知体系、BIM+GIS+IoT、多源数据融合等先进技术,搭建视觉真实、数据准确的三维数字孪生场景,构建未来降雨、水文预报、水工程调度、一维/二维演算等多模型耦合的流域防洪智能模拟仿真平台,实现乐安河上游暴雨集中区(婺源)洪水预报全过程的精准化模拟和预报调度一体化,为决策部门提供受灾影响范围这一关键性决策依据研究成果,对构建中小流域(县域)防洪“四预”体系,助力提升小流域(县域)防洪决策支撑能力具有示范性作用。

卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。

浙江省2022年水旱灾害防御演练实践及工作启发

基于浙江省2022年水旱灾害防御演练,重点介绍了钱塘江流域通过“数字+实战+联动”的演练方式模拟防御超标准洪水,检验当地“预报精准性、预警及时性、预案可行性”,可将演练取得的成果应用于水旱灾害防御实战等方面,针对演练中发现的问题,提出相应优化措施,促使演练成果更好地应用于水旱灾害防御实践。

大中型水库动态抗暴雨能力研究与应用

智慧水利“四预”功能体系是推进水利高质量发展的主要实施路径之一。基于已有的研究成果,结合主流信息技术,以周公宅水库为例,进行大中型水库动态抗暴雨能力研究与应用。结果表明:基于多源数据汇聚,通过大中型水库动态抗暴雨能力智能分析模型研究、业务应用系统的搭建,可实现大中型水库抗暴雨能力的动态智能计算分析及便捷查询展示,提高抗暴雨能力计算精细度,扩大水库抗暴雨能力的应用范围。研究成果可为水库及流域“四预”体系建设添砖加瓦,为防汛研判、会商决策等提供支撑。

数字孪生技术在水利行业的实践和应用

随着水利部对智慧水利体系和数字孪生工程建设的部署,智慧水利建设的新阶段正在迅速推进,其中数字孪生流域作为其中的核心和关键,具有重要的意义。为了更好地实施这一建设,各地水行政主管部门和工程建设单位正在积极推进数字孪生工程建设,并且正在探索如何将数字孪生技术与水利业务相结合,以实现水利高质量发展的目标。通过探讨数字孪生技术在新疆水利行业的发展情况,并给出可行的建议和实施方案,以期为新疆的数字孪生水利工程建设提供有益的指导。

基于数字孪生的水库运行管理技术研究及应用——以茶园水库为例

数字孪生流域建设是推动新阶段水利高质量发展的主要实施路径和重要标志之一。以茶园水库为研究对象,通过地理空间数据获取、GIS和BIM模型、水下地形模型、高分辨率三维实景模型构建等关键技术,构建了三维地理信息数字底板,耦合水文、水动力、水资源调配等水利专业模型,开发了具备预报、预警、预演、预案“四预”功能的流域防洪系统和水资源管理与调配应用系统。针对系统成果,从数据底板、模型平台、防洪“四预”应用、水资源管理与调配应用方面进行了深入剖析探讨,在“四预”平台基础上,利用长系列水文径流等资料,基于来水、需水预报模型及水资源优化配置模型对茶园水库的水资源进行合理配置,提炼总结出了一套相对完整的数字孪生的水库运行管理方案,为数字孪生清水江试点流域奠定了扎实的基础,可为中小流域数字孪生建设提供先行经验与有益参考。

数字孪生水库建设解决方案浅析

为实现太河水库从传统水利服务向数字水利服务的转变,提升精细管理水平。文章从功能、业务等方面进行需求分析,探讨构建数字孪生水库的初步解决方案,为构建以业务防洪“四预”、水资源综合管控及运管智能决策及风险评估为主的智慧水库管理体系提供参考。