苏南运河沿线流域区域城市防汛排涝联合调度系统

任务来源：

技术领域：防灾减灾

技术来源：省部计划，自主研发。6项软件著作权：平原水网水动力多尺度分级智能模拟系统；城市河网水文水动力模型库管理系统V1.0；城市河网闸泵群调度方案库管理系统客户端V1.0；江苏省洪涝风险实时预报预警系统V1.0；江苏省洪水风险图动态模拟计算系统V1.0；太湖区防洪保护区动态洪涝风险图管理与实时运算系统V1.0。发明专利名称：一种平原河网地区河道水量建模调控方法；一种用于预测河道水体透明度的原位清水置换方法。实用新型名称： 一种装配式快速搭建河道物理模型的装置。

技术原理

采用流域模型与区域模型耦合嵌套、离散化建模建库、标准化封装及调度模型集成开发等技术将事件库、网络库、逻辑库联合, 建成模型库，形成由降雨径流水文模块、一二维耦合的水文-水动力模块以及水利工程调度模块组成的流域-区域-城市防汛排涝精细化河网模型。采用B/S架构设计, 二次开发，实现模型中相关计算内外边界及调度规则的实时更新，通过 ArcGIS server、WebGIS，对各时段数据渲染为时态数据,实现淹没图和河道水情的查询。统筹考虑区域防洪压力与区域内涝淹没面积及灾情损失的关系，提出防汛排涝联合调度推荐方案，提炼调度规则，实现流 域、区域、城市洪涝风险综合管理。

技术特色

(1)提出了多尺度分级双向嵌套耦合模拟技术，建立了江苏省太湖地区水文-水动力一二维耦合的精细化河网模型,实现江苏省太湖地区河网管网精细化水文-水动力过程模拟。按照统一的数据交互协议，大尺度模型内部节点与小尺度离散模型外部边界自动匹配，离散化模型为大尺度模型提供产汇流过程，解决了流域-区域城市-圩区不同尺度模型边界封闭性以及内涝积水退水物理过程的模拟难题。模型最小分析单元至圩区，满足太湖地区流域、区域、城市不同尺度规划情景计算需求,为整个区域的预报调度提供了模拟工具。 （2）突破模型库、结果库与调度系统数据实时交互技术，建立了江苏省太湖地区洪涝联合调度系统。集成了洪水风险要素自动解析-叠加分析-动态渲染-实时发布的洪水风险实时分析成套技术，满足从降雨-产汇流-河道洪水全过程的适时干预，规划情景方案、预报调度方案实时计算，实现任意洪水组合方案洪涝风险图一键生成。（3）自主研发了雨水工情实时库、预报库标准接口以及与模型交互的配置技术，建立了洪涝风险在线预报预警机制。满足水文-水动力模拟计算引擎滚动驱动、数据同化的河网初始场自动矫正、离散模型耦合嵌套，实现流域-区域-城市-圩区不同空间尺度任意关注点水位、流量的预报预警，为江苏省太湖地区提前指导防洪决策，预报调度。(4)防洪排涝联合调度规则研究方法。基于联合调度系统,建立流域、区域、城市防汛排涝联合调度模型，通过现状与规划水雨工情组合条件下的方案计算，研究城市、圩区排涝规模与主干河网水位的响应关系，统筹考虑骨干河网防洪压力以及沿线区域内涝淹没面积、灾情损失, 提炼防洪排涝联合调度规则。

技术指标

在长三角地区已建成近40000k㎡河网模型，计算速度方面，太湖地区1d 洪水过程30s内完成,模拟精度方面,城市河网水位误差可以控制在2cm。联合调度系统总体功能、模拟精度、计算效率达到国际领先的InfoworksICM 软件同等水平,较 MIKE11等同类软件建模速度最少提高20%、模拟时间节省10%以上。 

应用范围及前景

适用于流域水情预报、防汛排涝调度、调度方案优化、工程建设咨询。 该技术成果已全面应用于江苏省防汛防旱指挥部的苏南运河沿线流域区域城市防汛排涝联合调度系统建设，项目运行至今，能够满足系统设计要求，达到预期管理水平，实时动态管理、预报预警、水利工程联合调度功能也充分发挥预期的作用，为江苏省太湖地区防汛调度决策提供了重要支撑手段。2018年、2019年江苏省防办利用该系统计算了不同雨洪组合与排涝规模下的苏南运河沿线及周边区域洪水特征,分析了区域排区域、城市防洪排涝调度,提炼防洪排涝联合调度规则。

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范子武

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南京水利科学研究院

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