2023-12-13 17:25:57 作者 : 围观 :54次
数字孪生流域
Digital twin watershed
数字孪生流域是数字孪生技术在流域水资源综合管理层面的广泛应用，通过新一代信息技术与数值模拟技术的高度结合，创建一个与真实世界物理实体相互映射、协同交互的数字孪生体。 数字孪生流域实现流域水模拟、水工程调度及其影响快速响应与精准分析，并将感知获取的信息和计算分析的成果转换为流域管理和经济社会发展相关的分析评价要素，通过对规则和知识的应用，实现决策方案的智能推送与实施。 2021年初 1 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》颁布，明确提出“构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”。 2021年12月 3 水利部编制了《数字孪生流域建设技术导则》,为数字孪生流域建设给出了指导性文件。水利部召开推进数字孪生流域建设工作会议，数字孪生流域建设和运用逐渐走向日常工作。 2021年3月 2 水利部部长李国英明确指出，智慧水利是水利高质量发展的显著标志，要建立物理水利及其影响区域的数字化映射，实现预报、预警、预演、预案“四预”功能，并在此之后提出按照“全面覆盖、急用先行”的原则，建设“2+N”结构的智慧水利，构建数字孪生流域。 如何构建数字孪生流域？ 构建数字孪生流域第一要务是构建数据底板，现有的业务管理系统虽然已有大量的监测数据，但离数字孪生流域的智能化精细化管理要求还有较大的距离。因此，扩大数据感知范围、深度和广度，是目前构建数字孪生流域的第一要务。 DHI典型项目简介 —— 景德镇洪水预报调度系统 景德镇的洪水由当地局部暴雨和昌江流域的过境洪水组成，同时受到流域水利工程和城市防洪排涝工程的重大影响。历史上景德镇洪灾频发。进入21世纪以来，景德镇又数次遭遇大洪水袭击，如2010年发生的特大洪灾是景德镇十多年来最大的一次洪水灾害，造成景德镇市区大部分地段发生严重内涝，内涝面积达到9.1平方公里，最大水深2.8米。据初步统计，全市6个县市区园、56个乡镇（街道）受灾。在城市可持续发展建设过程中，洪水风险管理是景德镇市政府面临的核心任务之一。 国际复兴与开发银行（世界银行）委托DHI中国联合河海大学实施景德镇洪水风险综合管理决策支持系统开发项目（JWIFMP），该项目合同于2015年9月15日生效。目前，咨询团队已完成了景德镇洪水风险综合管理决策支持系统从设计、开发到部署的全部工作内容，进入系统试运行和运维阶段。 本项目从景德镇市的实际情况出发，围绕景德镇洪水风险管理存在的问题与需求，结合中国国家洪水管理战略和世行洪水管理导则，应用国际上先进的洪水风险管理理念与技术，从风险识别、风险评估、预警预报、风险管控等问题入手，建立了以洪水管理信息为基础、以洪水预警预报和评估模型为核心的景德镇洪水风险综合管理决策支持系统。本项目的成功实施，将为景德镇市提供科学、高效的洪水管理工具，为有效管控洪洪水风险提供强有力的决策支持，全面提升景德镇洪水风险管理能力。 流域洪水和城市洪水一体化管理 景德镇的城市洪水问题需要综合考虑局地暴雨对当地造成的城市内涝和过境流域洪水的风险。本项目采用了目前国内外成熟、高效的先进模型体系和技术，建立一个包括流域水文模型、河道洪水演进模型、城市排水管网模型及二维地表积水模型的动态耦合模型，真正实现城市的实时洪水预报。一次12小时流域和城市耦合预报的响应时间不超过5分钟。 1 防洪工程体系联合优化调度 实现昌江上防洪工程体系（即浯溪口水库、下游河道和城市防洪工程）的联合调度，既要保证大坝安全，又要使下游可能发生的洪灾损失最小。项目中开发了常规调度、优化调度和用户自定义三种调度模式，为浯溪口水库运行后的防洪调度提供技术支持。 2 洪水预报实时校正技术 由于河床水文条件动态变化以及实际面雨量分布与雨量预报的误差，洪水预报模型即使经过充分的率定和验证并获得了较高的率定模拟精度后，在实际预报作业中仍可能出现误差超出精度要求。系统应用了卡尔曼滤波等多种数据同化技术，将实时监测数据动态融合到模型预报计算过程，可显著提高洪水预报精度，尤其是短期洪水预报精度。 3 动态洪水风险图制作 静态洪水风险图面临着短期内因边界条件发生变化而失效的风险，从而使洪水风险图制作成为一项需要不断重复投入的工作。系统中增加了动态洪水风险图制作功能，可在调用相关洪水模型进行计算后自动生成洪水风险图，并实现风险图的自动入库、查询和展示。 4 多水文模型联合预报 根据景德镇市实际情况，系统中不仅以DHI的NAM模型作为系统的基准水文模型，还引入了三水源新安江模型进行同步预报，并通过系统对各模型的预报结果进行优化分析，提供可靠的水文预报成果。 在城市化加速的今天，洪水是城市可持续发展的重要风险之一。而其面临的重大课题是如何将流域洪水预报与城市内涝预报有机结合，提高城市洪水预报精度，从而提升城市抗风险的能力。本项目首次对该课题进行了深入的研究，并将其在系统中得以实现。这一成果的推广应用将会提升城市的抗风险能力。
