2023年流域数字孪生平台解决方案

流域数字李生平台解决方案目录TOC\o"1-5"\h\z1项目概述 42总体目标与任务 52.1总体目标 52建设任务 63方案总体规划设计 71方案设计思路 72总体架构设计 83应用场景部署 104系统建设方案 101模型库开发建设方案 102知识库开发建设方案 123模型引擎开发建设方案 124流域防洪调度管理系统开发方案 135工程运维管理系统开发方案 145系统详细开发方案 161模型库开发建设方案 161.1分布式水文模型优化及参数率定 161.2河道洪水一二位水动力模型优化及率定 181.3洪水预报模型库建设、已有模型集成与管理 205.1.4水工程调度（联合）模型 212知识库开发建设方案 222.1预报方案库 222.2调度规则库 222.3相似场景库 232.4应急预案库 232.5知识处理 243模型引擎开发建设方案 263.1模型容器化处理 263.2模型接口标准化处理 263.3模型调用集成 275.4流域防洪调度管理系统开发方案 274.1流域洪水预报 274.2雨水情信息预警 315.4.3防洪调度预演 365.4.4防洪调度预案 465工程运维管理系统开发方案 555.5.1设备运行管理 555.5.2工程安全监测管理 566本次项目数据库表结构设计 621基础表结构设计 622河流表结构设计 903水库表结构设计 1004控制站表结构设计 1215堤防（段）表结构设计 1246幫滞（行）洪区表结构设计 1407湖泊表结构设计 1528水闸表结构设计 1619跨河工程表结构设计 17810治河工程表结构设计 18311穿堤建筑物表结构设计 18612城市防洪表结构设计 19113险点险段表结构设计 19814机电排灌站表结构设计 20015墙情监测站表结构设计 20416地下水监测站表结构设计 2061项目概述项目概述根据实际情况编制。建设内容包括数据底板、引擎建设和系统集成:模型库、知识库建设和流域防洪调度管理系统、工程运维管理系统开发、流域复杂区域水利专业模型与模型平台专题研究。数据底板在现有自动化调度系统一张图空间地理信息数据基础上、完成现有基础数据、地理空间数据、监测数据、业务数据及外部共享数据等数据的集成应用，建设流域及重点工程L2、13级数据底板。数据引擎基于自动化调度指挥系统已有的数据资源管理与应用支撑平台，结合大数据的架构体系，实现数据空生平台所需数据的采集、存储、治理、分析、应用、销毁的全生命周期管理。模型引擎建设包括数字模拟仿真引擎和可视化模型。以数据底板为基础，实现自然背景流场动态、水利工程和水利机电设备的可视化，通过AP合场景和模型实现物理驱动、实时渲染、动态视觉特效等功能。模型库建设包括完成水域岸线变化等遥感智能识别模型、闸门开度监测等智能视频监测模型开发。系统集成完成对数字李生流域建设自身的集成，预留各部分与今后***省数字李生平台的集成接口，完成与已建自动化调度指挥系统的集成。通过系统的总体集成，完成系统、数据等标准的修订与补充、对业务应用系统的开发从框架、接口等方面提出要求，实现各应用系统基于数据引擎和模型引擎在正常业务及突发事件时流畅、及时的信息流转和业务协作，实现各个应用系统与数字空生平台在设计框架下的分层连接、确保各个应用系统预留与未来建设系统的接口，确保数字李生流域系统整体功能的实现，确保各个应用系统拥有风格统一的界面、统一的身份认证体系，形成一个符合总体设计规范标准的有机整体。本次项目需要在***日历天内完成模型引警完成水利机理模型引擎开发，完成己有及新建水利机理模型模型的容器化处理，实现模型接口标准化处理，基于模型引擎的统一集成调用。模型库集成***自动化调度指挥系统己有的模型，并对其进行率定和完善，开发流域分布式水文模型，河道洪水及重要城集镇洪水淹没计算模型和水工程联合调度模型，为流域洪水预报调度提供支撑。知识库集成现有***自动化调度指挥系统知识内容、构建预报方案库、调度规则库、相似场景库、应急预案库及其他知识库、汇集相关的法律法规、制度标准、规则、设计方案等、完成知识处理和应用开发。流域防洪调度管理系统基于数据底板和模型库、知识库完成流域洪水预报、雨水情信息预警、防洪调度预演和防洪调度预案等功能开发。工程运维管理系统完成设备运行管理、工程运行监测管理等功能开发。2总体目标与任务2・1总体目标利用大数据、虚拟仿真等技术，依托***自动化调度指挥系统现有建设成果，按照水利部《数字李生流域建设技术大纲(试行)》等相关要求，确定本次系统建设目标为：搭建一个数字李生平台框架；开发流域防洪调度管理、工程综合运行维护两大业务应用系统，提升流域短临降雨感知、现有计算设备大规模场景渲染两种能力；完成数据、模型、知识三方面的集成融合和完善，初步构建流域防洪“四预”体系。实现数字李生工程与实体工程同步仿真运行，为***数字李生流域建设奠定坚实基础,有效提升***流域防洪安全及精准调度，增强流域闸、泵站等水利工程安全管理运行，提高***流域工程管理与调度水平。搭建***数字李生平台利用BIM、GIS、倾斜摄影、遥感影像的技术为支撑，集成现有***流域空间地理信息数据，构建***干流及金家堰闸、八面河泵站等重要工程的L3级数据底板，为数字李生提供有效的“算据”服务；集成自动化调度系统现有水利机理模型和智能模型，并针对洪水预报、工程运行管理需求补充完善，实现洪水预报预警计算并保证各预报方案精度应到丙级及以上；利用知识图谱工具初步构建知识平台，集成和完善现有预报预案、调度规则和应急预案，形成预报方案库、调度规则库、相似场景库和应急预案库，为***数字李生流域提供智能“算法”服务；构建数据引擎、数字李生引擎，满足数据汇集、治理，数据加载、实时渲染，保障三维可视化应用。完善信息化基础设施强化自动化调度指挥系统资源整合，充分利用现有网络及安全体系，计算和存储资源，集成***流域现有水位、流量、雨量视频和工程安全监测设施，完善***流域感知监测网，增强流域短临降雨感知能力，增加流域应急视频采集手段，实现流域重点工程及河段水位、流量、雨量、安全感知全覆盖；提升计算资源图形处理能力，为***数字李生模型计算及场景渲染提供不小于***GB显存的图形处理能力，保障北***数字挛生流域系统安全、稳定、高效运转，为数字挛生提供有力的“算力”支撑。（3）提升业务应用利用数字李生平台，实现流域洪水预报、工程实时优化调度“四预”功能，通过仿真模拟等可视化技术，实现洪水动态预演及实时预警，并集成各类调度预案和调度规则，实现方案自动生成和多方案比选等功能，支撑调度方案编制、预演、评价等业务应用，有效缩短业务流转时间，提高洪水预报调度时效性，保障洪水预报、调度方案比选生成等关键业务。通过平台对***流域洪水预报调度、工程运行维护管理业务提供应用服务。2.2建设任务***自动化调度系统“四预”功能提升建设包括基础设施完善、数字挛生平台搭建、智能业务应用开发等内容，按照“整合共享、集约建设、先进实用、循序渐进”的原则，确定本次建设内容主要包括完善搭建数字挛生平台、完善信息基础设施、开发流域防洪调度及工程管理智能应用以及针对水文水动力学模型耦合、大规模分布式计算和模型管理平台开展专题研究四部分内容。（1） 数字李生平台数字李生平台包括数据底板、模型库、知识库和李生引擎建设，其中，在共享水利部L1级数据底板的基础上，采集干流约233km倾斜摄影数据，制作分辨率优于0.Im的数字高程DEM数据＞0.Im的正射影像DOM数据和分辨率优于0.05m的倾斜摄影模型，建设覆盖基础数据、监测数据、业务数据、空间数据等的L3级数据底板,实现水利全要素的数字化映射；初步建设模型库，集成自动化调度指挥系统现有单位线模型、SCS模型、新安江模型等产汇流模型，马斯京根法、相关关系法等洪水演进模型和智能模型，构建覆盖流域的分布式水文模型和覆盖***干支流的一、二维水动力学模型，实现数字挛生工程与实体工程实时同步工程调度方案和应急预案进行完善，构建工程调度规则库等知识库，并不断积累更新；初步建设李生引擎，包括数据引擎、模拟仿真引擎，为上层应用提供模拟仿真等服务能力。（2） 信息基础设施信息基础设施包括监测感知体系、通信网络、运行环境和计算与存储设备。其中，在共享现有雨量测站、水质测站、水文测站、工程安全监测站、视频监视系统的基础上，补充新建测雨雷达1座，同时配套相应软件，通过采购服务的方式，完成***干流及重要河段的无人机巡检，完善监测感知体系；利用现有运行环境和计算存储设备完善计算存储资源，为4台4路应用服务器配置图形处理板卡，搭建集约、高效的运行环境。（3） 业务应用系统业务应用系统包括流域防洪调度管理系统和综合运维管理系统，实现***流域洪水预报调度业务和工程运行管理业务的“四预”功能。针***流域多目标综合调度的复杂性，在自动感知洪涝、台风信息的基础上，结合滚动预测预报成果，及时进行预警，利用数学模型和数据分析工具开展模拟、仿真、分析、预测；在数字化场景基础上实时展示水闸上下游水位、闸下流量、闸门状态、闸门开度、泵站流量、设备运行状态、现场视频及工程安全监测等在线监测信息，实现包括闸门泄量纠偏预警、工程运行管理、安全监测预警等功能，为防洪调度决策和工程运行管理提供支撑。（4） 专题研究针对传统水文模型在城镇区域适应性差、物理机制不清晰、枯季预报精度低等问题，在现有水文、水动力与经验模型基础上，研发适应于***市典型城镇复杂区域的产汇流模型；基于***流域面积较大、计算模型多、计算效率要求高等实际需求，单一服务器模拟耗时较长的显示情况，利用虚拟化计算资源池的分布式并行计算技术，模拟计算单元组开展动态连续洪水分析计算研究。仿真运行；初步建设知识库，在集成现有知识成果的基础上，针对洪水预报方案、基于***数字李生平台建设内容，针对流域关键区域洪水预报及通过并行计算大量缩短预报时间等关键问题进行研究,为***数字李生流域今后进一步开发扩展利用，奠定良好基础。3方案总体规划设计3.1方案设计思路***自动化调度指挥系统在信息实时采集，设施设备监测管理、洪水预报、工程调度方面已取得了阶段性成果，但各业务应用系统之间的信息和业务未能深度融合，精细化管理、精准化决策水平有待提升，距离实现面向“四预”的全过程流域防洪预报调度和工程运行管理还有很大差距。***数字李生流域依托现有自动化调度指挥系统建设成果，利用新一代信息化技术，搭建***数字挛生框架，融合数据资源、扩展专业模型、创新知识应用、完善业务协同、实现虚实同步，初步构建“四预”应用，为今后数字李生***流域的实现奠定良好基础，持续提升业务管理效能。***数字李生系统是对现有信息化资源的整合、重构和提升，通过系统集成、数据治理、应用整合来充分利用已有资源，通过资源重组和业务重构，以流域防洪调度为主线牵引数字李生应用建设，以应用推动模型库、知识库的构建，先试先行，以用促建。同时，本次系统建设以标准化的公用框架和接口进行开发，保持良好的兼容性和开放性，保证系统后期的进一步升级、扩充和完善。3.2总体架构设计系统总体框架按照《数字李生建设技术大纲（试行）》要求，根据***流域信息化系统建设现状和建设目标设计，整体包括实体工程、数字挛生流域、智能业务应用和用户交互四个部分，具体分为实体工程、基础设施层、数字挛生平台层、智能应用层、交互层五个分层以及标准规范体系、信息安全保护体系和运行维护体系，整体系统框架如下图所示，其中灰色内容为己建内容。交互智能业务应用: )C JC Jr:检定.和**mg,数？••学生场景潦域防洪调度官理流域洪水预报防洪谓度预演防洪调度综合运维管理泄■纠偽预警设噩行安全监测硕警标准规范体系«晏阵厂 水乳績理樓型匚皿二E廡出―（ 交互智能业务应用: )C JC Jr:检定.和**mg,数？••学生场景潦域防洪调度官理流域洪水预报防洪谓度预演防洪调度综合运维管理泄■纠偽预警设噩行安全监测硕警标准规范体系«晏阵厂 水乳績理樓型匚皿二E廡出―（ ■J（ ）可枕化T机电设备数字字生流域忙布H木文填宪一二集木动力学孃第asts^

WltiF别人工曾能氏虫I^STTwITriFUB^Ia*11±n£11何耳11仪化|如（內畛析）（哉分編）半（預报方察阵）（awug财阵）（於BB案厂（~»似场*阵）•"」丿运行维护体系

信息安全体系实体工程K础设極〔ttlMW]罔田国斟玻叫 ）（ ）（ ）（ ）GSED（ ）（ ）Stax*图衬*数字李生流域总体框架图实体工程基于***流域工程特点，按照“物理水利及其影响区域的数字化映射”目标，明确本工程的物理水利范围包括河道、水库、泵站、闸站及防洪调度影响区域。基础设施包括感知体系、通信网络、数据存储与系统部署三方面内容。感知体系建设为数字李生工程提供数据；通信网络实现数据的传输和流转，主要包括业务内网和控制专网；数据存储与系统部署为系统运行提供基础环境。3・数字李生平台包插数据底板，模型库、知识库和基础支撑等内容。数据底板对各类数据进行接入、共享和治理，为后期平台扩展提供标准要求，并实现流域的三维可视化展现；模型库主要为水利专业模型和人工智能模型，为在数字化映射中实现“四预”应用提供保障；知识库对防洪调度方案、防洪调度规则、专家经验及历史场景等各类信息进行学习积累；基础支撑联通数据和业务应用，进行三维可视化呈现。智能业务应用新开发智能业务应用主要将本工程建设的各类信息在数字李生场景下展现，包括信息展示、洪水预报、防汛调度、工程综合运维管理等，实现流域的“四预”管理。交互层为用户提供友好的界面展示效果和交互手段，具体包括PC端、移动端和大屏三种方式。***数字挛生流域针对三种不同界面进行设计和适配，确保不同界面下展示信息的全面、美观。网络安全体系主要包括安全技术体系、安全运营体系、安全管理体系等内容。现有***自动化调度系统已经具备较完善的网络安全体系，其中控制专网、业务内网、业务外网及其中部署系统均按照二级等保完成测评。先行先试以复用现有网络安全体系为主。标准规范体系标准规范体系主要包括标准规范、管理制度等。主要基于***自动化调度系统现有的各项数据规范、系统接口规范，根据数字李生建设要求增补数据底板、模型和知识管理、数据共享等相关内容。3.3应用场景部署根据实际情况进行编制。4系统建设方案本次项目的建设内容主要包括基于数字李生平台完模型库开发建设；完成知识库开发建设；完成模型引擎开发及***自动化调度指挥系统现有模型标准化封装处理;完成***流域防洪调度管理系统、工程综合管理系统开发；配合完成系统集成。4.1模型库开发建设方案模型库开发建设完成***自动化调度系统现有各类水利机理模型的集成和率定完善，对模型进行标准化、模块化改造后，结合本次新开发模型建立通用的模型库。其中，集总式模型及经验模型针对流域现有57处预报断面进行率定完善。水动力学模型及分布式水文模型根据流域情况划分计算单元进行计算。包含配合系统集成标段完成系统集成内容。根据《水文情报预报规范》(GB/T22482-2008),预报方案精度分为甲、乙、丙3级，精度达到乙级以上的可用于发布正式预报，精度达到丙级的可用于参考性预报，精度在丙级以下的只能用于参考性估报。本系统所有的预报方案精度均应达到丙级及以上；已有实用预报方案的断面，新建方案精度不能低于原预报方案精度；没有实用预报方案，但有20年及以上观测资料的断面，其方案精度应达到丙级及以上。当方案评定精度低于丙级时，应对方案进行修正，直至精度符合要求。具体需集成和完善的模型如下表所示。序模型名称模型类型1三水源蓄满产流模型集总式预报模型2三水源滞后演算汇流模型集总式预报模型3降雨径流相关图法集总式预报模型4经验流域汇流单位线模型集总式预报模型5马斯京根模型集总式预报模型6Nash单位线集总式预报模型7扩散波法集总式预报模型8运动波模型集总式预报模型9指数退水方法集总式预报模型10静库容调洪演算模型集总式预报模型11大湖演算模型集总式预报模型12降水径流相关法(API)经验预报模型13相应水位(流量)法经验预报模型14经验单位线经验预报模型15流域分布式水文模型分布式模型16干支流水力学模型水动力学模型另外，由于***入海口位于渤海莱州湾南岸，沿海天文潮汐属“一日两潮”的不规则半日潮海区，需考虑経*入海口洪潮组合问题。根据现有研究成果，***年最高潮位多发生在春季3、4月份，秋季10、11月份。根据***岔河站日实测流量资料,羊角沟站实测汛期最高高潮位资料分析，汛期平均最高高潮位为2.02m,***岔河站汛期最大3日洪量与汛期最高潮位频率组合关系为R二0.03、t=0.13,两事件基本为独立分布事件。本次项目建模时需考虑***流域发生100年一遇、50年一遇、20年一遇、5年一遇等不同频率设计洪水时，与相应的设计潮水位组合产生的洪水影

响问题。4.2知识库开发建设方案依托于*衬数字李生体系架构，以防洪减灾和运行管理业务应用为核心需求导向,以知识库为驱动，构建***知识平台，架构图如下图所示。林*知识平台分为原始库构建、知识处理、业务应用和展示层，并集成到***数字李生系统中。知识库开发建设框架设计如如下:展示层pc端展示层理换満先知识抽取知合知颇工I图谱可视化理换満先知识抽取知合知颇工I图谱可视化粋掏化艘非结构据结构哮据拓屮咗I数据类型 关系«対居库| 表格 文档 XML 初 视频 川； !知识卿J构建厂 二二二二—~7二―—二二二二———————————— I知识库类型预报方案库相似场象库调度规则库|历应急预库 其嵯二p、 )图知识平台架构图集成现有***自动化调度系统知识内容，构建数字李生***知识库，主要包括预报方案库、调度规则库、相似场景库、应急预案库等，汇集相关的法律法规、制度标准、规则、设计方案等，包括关系数据库等结构化数据，表格、XML、JSON等半结构化数据，文档、图片、视频、语音等非结构化数据。包含配合系统集成标段完成系统集成内容。4・3模型引擎开发建设方案模型引擎开发主要包括水利机理模型引擎，用于集成按照统一的服务标准，改造、集成的水利模型资源，通过服务资源管理系统进行统一注册、发布和共享，实现各类模型的统一管理，并对外提供统一模型计算服务。服务使用者可通过服务资源门户获取水利模型的共享途径和调用方法，通过服务资源管理系统获得合法授权后，根据具体的应用场景从水利模型服务提供对模型进行直接调用或进行组合调用，实现不同模型的实时滚动计算。包含配合系统集成标段完成系统集成内容。结合本次项冃实际情况，可以在模型管理模块便捷地上传模型。在迭代模型时，为了减少再次测试、发布的环节，模型引擎平台支持算法工程师更替、回退模型文件，实现模型文件的实时生效。在操作的安全性方面，在上传新模型之后，平台会根据样本输入输出数据进行自动校验，确保模型文件的正确性;也会对模型的调用进行压测，符合预设结果的模型才可以进入部署阶段。此外，因为模型文件一旦发布就会即刻生效，为了避免误操作，由测试工程师进行最后的审核上线操作。现有的机器学习中很多模型的使用都类似黑盒，尽管经过了离线数据的训练以及测试环境的验证，对于模型在实时环境中的预测效果依然难以预料。为此，模型管理模块提供了模型灰度上线功能，支持在正式对外发布前对模型进行内部验证。只需要简单配置白名单和上传堡参模型文件就可以在生产环境直观体验新模型的效果。模型引擎开发建设架构图如下图所示：图：模型引擎开发建设架构图4.4流域防洪调度管理系统开发方案流域防洪系统围绕防汛减灾监测预警、水工程防洪调度、防洪抢险应急预案等重点业务需求，完善感知网络和数据库信息，以实时雨水情、气象信息的釆集、存储和管理为基础，运用水文、水动力水利专业模型和计算机技术，实现“精准”、“可靠”、“及时”的洪水预报分析，提升洪水预报分析能力；系统结合数字李生底板，进行各类专题方案预演和洪水模拟，实现洪水影响分析评估，自动生成动态防洪预案，为防洪调度提供更加科学、快捷、有效的支撑服务。针对***流域多目标综合调度的复杂性，在自动感知洪涝、台风信息的基础上,结合滚动预测预报成果，及时进行预警，利用数学模型和数据分析工具开展模拟、

仿真、分析、预测，为防洪调度决策提供支撑，保障流域区域水安全。系统的功能架构如下图所示：•:«•：：承 —MM|•:«•：：承 —MM|•WflM•mbb ♦«•••r""MLML4AVWML*一Isr'•••TM*"** ■砂图：流域防洪调度管理系统架构图系统总体分为相互密切衔接的四个分系统构成，分别是预报、预警、预演和预案。预报系统为整个系统提供水文模型分析和过程/结果的运算；对于超出预警阈值的模型运算结果，将直接推送至预警系统，在该分系统中将按照预警的类型和预设的责任人体系，将预警信息快速直观地播发出去；预演负责为用户提供一系列预设的专题情景，通过调用预报系统中的对应水文模型，辅助用户以最简洁、科学的方式启动洪水预演，在防洪预案库的支持下为用户提供预案优选服务，实现预报调度一体化业务新模式；预案系统在知识库和人工智能模型的支持下，为用户提供人机交互式的预案编制与会商分析决策支持。4.5工程运维管理系统开发方案水利工程中的监控检测设备种类多、数据量大，因此，要利用非结构化存储技术，研究实现多源异构数据汇聚存储、高速缓存、协同管理，解决海量数据环境下存储效率低及不同平台间数据格式差异大的问题，以从大数据中提取有价值的信息,为水利工程运维管理系统提供高效的数据支撑。为保证水利工程安全稳定运行，充分发挥工程效益，本次项目以BIM和GIS技术为基础，融合了多源管理数据，实现了水利工程数字化运维管理。实践证明，所研究的系统可降低运行维护成本，有利于充分发挥设施设备综合效益，有效提升水

利工程信息化管理水平。开发综合管理系统，在数字化场景基础上展示水闸上下游水位、闸下流量、闸门状态、闸门开度、泵站流量、设备运行状态、现场视频及工程安全监测等在线监测信息，为工程调度和工程运行管理提供支撑。主要包括泄量纠偏预警、运行管理、安全监测预警等功能。包含配合系统集成标段完成系统集成内容。工程运维管理系统架构设计图如下图所示：Q水利T程运维管理人员孚浏览器 關桌面端软件用户层Q水利T程运维管理人员孚浏览器 關桌面端软件用户层安全及运维体系模型浏览BIMJ1性信息地理信息査询业务流程三维场景交互基础数据库 监控监测 业务数据库其他数据源 — — —J业务逻辑层数据资源层标准规范体系采集传输层采集传输层数据接口

监控检测数据地形模型数据BIM模型数据业务表单数据图工程运维管理系统架构设计图1采集和传输层通过已建采集监测站点，实现监控监测信息采集传输。结合工程区三维实景模型及设施设备BIM模型，整合各类基础数据信息，必要时可新建基础信息采集设备。通过业务内网、控制专网及业务外网，实现信息数据的上传汇集层。2数据资源层数据资源层是系统中所有数据信息存储与管理的逻辑表现，实现对各类数据资源的统一存储、统一管理，以构成业务应用层的数据资源支撑环境。在充分利用各类监控监测信息的基础上，结合实际需要，建设基础数据库、业务数据库、监测数据库、空间数据库和非结构化数据库等。3业务逻辑层业务逻辑层是一个承上启下的开放性基础平台，利用各类通用性平台实现不同基础设施层与应用层之间互通。系统中设施设备三维模型通过BIM软件平毫构建，三维实景地形模型通过无人机倾斜摄影技术获取，业务数据则通过工程运维业务系统数据接口和相应自建数据库获取。4用户层和体系支撑管理系统的服务对象主要为水利工程运行维护管理人员，用户层的形式包括浏览器和桌面端应用。安全及运维体系为系统建设提供统一的信息安全服务和科学组织管理。标准规范体系是系统设计、建设和运行的相关技术标准，为系统建设提供标准的理论与实践指导。5系统详细开发方案5.1模型库开发建设方案5.1.1分布式水文模型优化及参数率定（1） 工作目标考虑气候要素和下垫面因子的空间异质性，补充构建全流域时空变源分布式水文模型，实现流域的分布式水文模型构建，有利于指导流域内防洪联合优化调度以及进行水量调度洪水影响分析。并构建***流域水文预报模型集成平台。（2） 工作任务通过构建以15-30km2小流域为最小计算单元，覆盖***全流域的分布式水文模型，实现对流域内每个水利工程的实时流量过程模拟及未来不同时段的洪水预报，进而实现流域的分布式水文模型构建。具体工作内容如下：图*♦♦分布式水文模型构建流程图1） 流域信息及历史雨水情资料收集处理：开展针对流域基础数据及历史雨水情数据的收集,包括：流域基础地形数据、暴雨图集矢量化数据，水文站点信息、工程基础信息、监测预报断面信息及历史洪水资料等。利用地理信息技术手段，基于流域基础地形及影像数据，综合考虑流域所处暴雨、产流分区及流域内水文站点及监测、预报断面位置，对***进行小流域划分,并提取包括小流域面积、比降、河长、点高程等属性信息。在小流域划分基础上，提取每个小流域河段、节点、土地利用、土壤质地等矢量信息。对收集的历史洪水资料进行整理，选取发生时间较近且有一定代表性的洪水场次（例如：超20年一遇洪水），作为模型建成后的参数率定输入数据。2） 计算单元划分及上下游拓扑关联处理：参考国家四级流域边界，并综合考虑***分布式水文模型实际模拟计算速度要求，对提取的小流域等矢量化数据进一步进行计算单元划分。根据计算单元空间关系，处理计算单元、计算单元所包含的河段上下游拓扑关系及河流等级关系，理清相邻计算单元之间的入流、出流关系，并对流域内水库、海岸线等进行模型特姝处理。3） 模型建模及计算单元并行加速处理：基于时空变源混合产流模型构建已划分的单元模型，采用并行计算加速技术对构建的计算单元按照上下游拓扑关系进行加速处理，将全流域分布式水文模型计算总时长控制在“分钟级”。4） 计算单元参数率定：基于整理的典型洪水场次数据，按照水文预报规范，对有资料地区分布式水文模型参数进行率定。5） 智能调度及与水动力模型串联：在特定节点开展与智能调度模型的耦合，通过系统接口，将智能调度成果接入水文模型，从流域视角模拟预报调度后对流域上、下游洪水的演进的影响。在重点区域，开展与水动力洪水演进模型的耦合，通过输出节点洪水过程给水动力模型，可进行洪水淹没影响分析及多情景洪水预演。2河道洪水一二位水动力模型优化及率定（1） 目标通过构建***干支流一维水动力学模型以及流域二维地表水动力学模型，实现河道洪水和可能的地表洪水演进实时分析和预报。具体建模如下：针对***构建河道洪水演进一维水动力模型；对***流域的洪水可能影响范围，构建二维洪水影响计算水动力模型。（2） 工作内容基础数据整理与分析数据整理与分析主要包含以下几类数据：1）河道断面数据;2）堤防、桥梁、水利工程（堰闸、坝、泵站、水库等）等数据；3）下垫面（地形、地表阻水建筑物）数据；4）其他数据。在收集或补充测量这些数据的基础上，进行整理和分析，处理为符合建模标准规范和相应格式的数据。一维水动力模型构建一维水动力模型构建主要包括***水系概化、干支流河道断面数据处理与输入、水利工程概化、调度规则设置等工作。一维河道模型釆用可基于Godunov格式的有限体积法求解一维圣维南方程组，方便模拟陡坡河道、急流、大型河网等各种复杂流态或情景，同时能够考虑各种不同的水工建筑物（堰、闸和坝等）以及复杂调度规则。二维地表水动力模型构建二维地表水动力模型构建考虑整个流域范围，主要包含以下工作：1）网格划分，综合考虑二维建模范围边界（外边界）、内部线型阻水建筑物（高速公路、铁路）、河道堤防等，划分二维网格。为了精确模拟洪水，网格平均尺寸整体控制在100n）左右，重点关注区域和河道近岸区域进行加密处理，平均尺寸控制在10m左右。2）参数设置，二维模型参数设置主要包括地表糙率，将根据下垫面类型（草地、林地、裸土等）进行分类设置。二维地表水动力模型可采用Godunov类型的有限体积法对二维浅水方程进行数值离散，通过HLLC格式近似黎曼求解器进行控制单元界面上通量计算，采用二阶MUSCL数值重构法对变量进行空间插值，采用GPU并行计算在不降低精度条件下实现高速运算。二维地表水动力模型采用精细化建模方式，充分利用高精度地形数据，采用米级甚至亚米级的结构或非结构网格。一、二维水动力模型耦合为实现河道漫堤、溃堤洪水的模拟，需要将一维模型和二维模型进行双向耦合。本项目中，一维模型和二维模型之间将通过侧向连接（包括溃口、堤防、闸门）方式进行耦合，并精细化的考虑分洪口门调度启用规则。水动力模型参数率定采用历史实测洪水数据，对一二维耦合模型结果进行合理分析，并对模型参数进行率定，提升一维河网和二维地表模型的计算精度。系统集成与实时分析计算为实现水动力学模型实时分析计算，并集成至业务系统中，对一维和二维水动力学模型进行标准化的改造，统一模型输入输出接口，在与水文模型衔接的基础上，进一步集成至业务系统中。3）工作流程图

图水动力学模型构建工作流程图3洪水预报模型库建设、已有模型集成与管理目前，流域内已建预报模型体系多以预报断面为单元开展业务，缺乏从流域整体角度统筹上下游的水文预报模型及平台。同时，随着近年来水利信息化业务需求的增长，已有模型在智憩化、精细化程度上越来越难以满足现阶段防洪任务的实际需求。因此，需开展对***流域现有水文预报模型的集成。（1）模型梳理将现有模型按照类别进行梳理，初步分为集中式及分布式模型两类。针对集总式模型，梳理输入、输岀数据及模型常用参数，针对分布式模型，数据输入输出数据，及分布式参数格式。（2） 输入输出规范化处理在综合考虑各模型输入输出数据的条件下，按类别统一规范各模型输入输出数据格式。（3） 模型库标准化处理建立多模型，多方案水文预报模型数据库。实现统一断面多模型预报。（4） 接入洪水预报成果通过接入本项目己有洪水预报成果，并与本次开发预报成果集成和应用。5.1.4水工程调度（联合）模型水工程优化调度模型建设主要包括现有调度规程的水工程调度模拟模型、单一水工程优化调度模型建设和全流域重要河段重点水工程联合优化调度模型建设。（1） 基于调度规程的水工程调度模型建设及方案收集与整理针对流域的水工程调度未实现按调度规程的线上调控模拟计算模型，本次构建的主要目的是实现***流域按调度规程的线上调控模拟计算。为实现***按调度规程的线上调控模拟计算模型，主要需要完成以下内容：3）收集和整理现有常规调度规程；b）实现按常规规程调度模型的构建；C）模型结果处理与输出。（2） 重点水工程联合优化调度模型建设及方案收集与整理针对***流域内防洪情况实现水工程联合优化调度模型建设，故本次工作是水工程防洪优化调度，以最大化流域内水库的最大防洪效益，完善规程，并给未来水工程防洪联合调度提供支撑。实现重点工程洪联合优化调度。根据错峰补偿调度的技术需要，开展以下内容：Q各个断面天然洪水还原；b）防护断面以上洪水遭遇分析；c） 各个工程洪水遭遇分析；d） 不同量级洪水补偿调度方案；e） 全流域水工程防洪联合优化调度模型构建及求解，主要基于水工程防洪调度规则和控泄要求，以水文学、水力学、水工程单一调度规则等为基础，利用优化算法，以流域防洪保护对象的防洪控制条件作为分析依据和边界条件，针对不同量级及不同遭遇情况的洪水，尤其是超标准洪水，建立水工程防洪联合优化调度模型，并采用现代智能算法进行求解。模型构建内容与单一模型构建内容相似，即目标函数确定、约束条件设置、优化模型求解。5.2知识库开发建设方案5.2.1预报方案库***自动化调度系统洪水预报系统已整理收集有实测资料以来***流域暴雨洪水资料，本次考虑不同量级、不同降雨空间分布暴雨、工程调度应用等因素，形成流域洪水预报方案，接入现有预报调度方案库，与此次建设系统有机集成，并随着工程的不断完善与更新，每年开展方案/预案关键参数率定修正，对方案库同步更新。5.2.2调度规则库提取各工程调度规则，包括但不限于特征水位-调度指令对应表、站上站下水位差-调度指令对应表、运行情况-调度指令对应表等。为工程全线调度决策指令下达提供依据。调度规则引擎。分析各闸、泵站工程历史调度运行数据，调度计划，实时工程调度指令等历史资料，提取工程调度运行的一般规则形式，构建工程闸、泵站调度规则的一般描述方法，并据此构工程调度规则引擎，以实现任意工程调度规则的配置与验证。调度规则提取验证。提取各工程调度规则，包括特征水位-调度指令对应表、站上站下水位差-调度指令对应表、运行情况-调度指令对应表等，并依据长系列观测的水情、工情资料对构建的调度规则进行验证。为工程全线调度决策指令下达提供依据。5.2.3相似场景库采用大数据相似分析挖掘、聚类算法，根据不同流域情势及调度目标，可以将调度指令下达所面临的复杂多目标情势简化为目标优先级分明的调度方案编制任务。结合历史调度指令下达及执行情况数据，通过对各类相似场景进行调度预演、评估，形成各类场景的相似调度指令库。可根据当前调度情势进行相似分析，查询历史相似场景，提取历史相似调令，进行相似场景调度预演评估，对工程当前情势调度决策指令下达提供依据。典型相似场景编制。主要建立历年典型的水资源调度、水旱灾害调度、突发水污染事件调度案例以及区域调度等典型调度案例集并电子化。提取事件时间、调度指令、调度执行情况，水质、水情、工情变化情况等调度事件指标数据，建立典型调度案例集。相似场景分析。基于调度运行相关的水情、雨情、工情，分析历史监测数据并提取对相似场景分析最关键的要素，并基于关键要素构建基于大数据的相似场景分析模型，要求模型能够分析防洪、供水、航运等不同典型稳定运行工况，以及多工况切换等典型场景，并根据不同典型场景的特征运用分别运用基于大数据的相似场景分析模型进行参数定制，以满足不同类型典型工况的相似场景分析的业务需求。5.2・4应急预案库***管理调度经多年的有效积累，形成了众多有效的应急预案及对应的应急处置方案，经实践应用验证可行性与可操作性，可对此内容进行偏差分析，指导后期的应急预案与处置方案的制作。方案制定完成对应急事件制定多种方案，并对每一种方案进行评价供决策者进行决策。方案执行与指挥过程完成指挥、协调整个方案的执行过程。档案管理过程完成对应急信息、方案、执行和结果有关的信息进行归档。方案回顾与知识更新过程完成对应急响应实际效果进行评估，补充、修正应急预案库。流程控制在各管理级别之间进行响应信息流的控制，不同级别险情所应对的处理流程的控制，和不同险情间中断当前流程的控制。在应急情况平息后要对应急的发生、告警、方案制定、执行监督和实际效果等全过程进行档案整理，进行回顾总结，有利于未来应急情况的处理。其功能包括方案查询及评价、模型参数更新和预案更新。5.2.5知识处理（1） 数据清洗知识库中包含的数据类型较多，有关系型数据库、API接口等结构化数据、表格、XML、JSON等半结构化数据和文档（Word、PDF等）、图片、视频、语音等非结构化数据，因此知识库中存在大量的多源异构数据，需要针对不同的结构类型进行数据清洗。结构化数据借助ETL等工具，通过去除唯一属性、处理缺失值、属性编码、数据标准化正则化等手段对数据进行标准化处理，并进行存储。半结构化数据可通过数据处理工具进行预处理，提取所含主要特征或关键指标等今次那个存储。非结构化数据根据数据类型分别进行处理，如对图片和视频进行标签化处理，语音进行文字化处理，文档可经过分类直接存储到数据库中。知识表示与建模知识表示通过对知识进行描述，转化成机器可以识别或接受的用语描述知识的结构。（2） 知识抽取知识抽取从采集的数据中提取出资源模式，选择其中置信度较高的新模式，经人工审核之后，加入到知识库中。本次构建***的各类知识图谱，主要包括知识抽取、知识融合和知识加工和知识存储，具体流程如下图所示。知识抽取：从原始知识库中包含的大量结构化、半结构化和非结构化数据中通过人工抽取或自动抽取的方式获取到某一应用的数据，并将数据中的实体、关系和属性抽取出来，组成知识图谱的三元组形式，依据知识类型选择合理、高效的存储方式。知识融合：包括实体消歧、共指消解和对多个知识库进行知识融合，增加知识库的丰富性，并通过人工或自动的方式进行维护，包括知识新增、删除和更新等。知识加工：包括本体构建、知识推理和质量评估。将融合后的知识性本体构建,并对其进行质量评估，与己有的知识图谱通过知识计算获得结构化、网络化的知识体系以及更新机制。知识存储：将构建好的知识体系存储到数据库中，如Neo4j>MongoDB等。2.3.6知识应用在***自动化调度系统已有工具及成果基础上，结合*材流域防洪调度和工程管理两个核心业务需求，完善包括智能搜索、预案生成、智能问答、图谱可视化和知识库展示等方面的应用。（3）智能搜索在知识平台页面中可实现基于关键字、关键词等输入，搜索到与文本中出现该关键字或词相关的文本、图片、视频等；搜索栏支持语音输入，可将使用者音转换为文字，再实现搜索。（4）预案生成针对不同实际状况，生成各类预案，如应急预案、调度预案、应急预案等各类预案。预案生成方式可包括三种：1） 基于历史库生成。针对当前场景主要特征，搜索历史库中是否存在特征相似的场景；2） 基于专家库生成。针对当前场景主要特征，搜索专家库中是否存在特征相似的场景；3）基于现有知识库生成。通过对各类知识库的逻辑关系进行学习，经过计算推理，按照预案生成的固定模式，将推理结果生成为预案。（5） 智能问答支持智能问答功能，针对遇到的问题和状况等，在页面中针对问题进行搜索，以知识库中各类知识图谱或训练所得的NLP模型为驱动，生成答案。（6） 图谱可视化将构建的各类图谱在页面中进行展示，直观、方便地展示出各类实体及其存在的关系和属性等。（7） 知识库展示实现对原始库的可视化展示，按照预报方案库、调度规则库、相似场景库、历史规则库、专家库、应急预案库及其他知识库维度，展示每一类库中包含的法律法规、制度标准、规则、设计方案等文档、表格，XML,视频、语音等。5・3模型引擎开发建设方案5.3.1模型容器化处理为了保障各模型能独立运行，相互之间在安装、部署、运行、计算时不会产生干涉，需要为每一个模型提供彼此独立的虚拟化模型运行容器。保障模型程序相互之间独立的同时，确保模型与管理平台体系之间、模型与模型之间能相互联系调用。5.3.2模型接口标准化处理针对各水利机理模型计算前处理数据的准备和输入、模型计算执行阶段、模型计算结果的后处理等不同阶段，设计各模型程序调用接口方式，明确各模型的输入、输出等接口定义，通过采用基于JSON规范等数据格式，对模型库中的模型程序处理数据做出统一的定义规范，形成标准统一的模型接口。5.3.3模型调用集成模型调用主要是将水利专业模型计算和数字李生平台相融合，采用WebService组件的方式实现各类模型与本项目系统的交互使用。完成模型接入，实现错误重试机制，调度指令去重复，模型串行、并行、混合式调度，批量添加调度任务，分布式调度及任务跟踪等功能。模型调用集成为用户提供模型库管理工具，主要包括模型验证、模型适用性分析、模型评价、反馈评价、模型注册、模型更新和模型使用概况等，为模型准确性、适用性等方面做出合理评价和管理。通过模型服务平台提供一系列计算样例，使用计算样例数据，并将计算结果与实测数据进行对比或者几个不同模型计算结果进行对比，对模型的合理性、准确性进行验证。通过提供不同地域、不同工况条件下的计算样例，将模型计算结果进行比对，分析模型适用范围和适用条件，为使用者选用模型提供支持。实现用户对模型的使用情况进行评价，方便后续对模型的调优和完善。将模型使用情况和评价反馈给模型管理者，方便后续对模型的调优和完善。模型验证合理后，通过注册进入模型库管理平台，进行统一存储和管理。模型库管理平台为管理者提供模型更新服务，当新版本发布，将新版本注册入平台，替换上一个版本的模型。模型库管理平台提供模型调用次数、模型运算时间、历史运算结果等模型使用概况情况。5.4流域防洪调度管理系统开发方案5.4.1流域洪水预报综合应用一二维水动力学模型，结合气象水文数据和流域下垫面资料数据，提供降雨态势分析、流域洪水预报、单站作业预报等功能。1降雨态势分析研判单站态势分析1）历史降雨数据分析单站点分析：支持按照任意时段查询的站点降雨数据，支持按照每小时降雨量和多时间的累计降雨量进行分析，通过柱状图和折线图的形式进行在线展示;支持在线导出站点的降雨数据。单站点趋势分析：支持将多年的最大降雨量的时间分布按照柱状图进行统计，支持分析多年的最大降雨量的时间分布及年际变化。多站点对比分析：支持以列表形式展示多个站点数据，可以通过降雨量大小，站点类别等信息进行筛选，支持以动态柱状图的形式，展示多个站点降雨量的排名情况；支持导出所的站点数据及相关的信息。2） 实时降雨态势分析单站点实时监控：对接入的每个站点的降雨数据以标签的形式在地图上进行实时的展示，通过不同的颜色加强显示的效果；将当前降雨量与历史最大降雨量进行分析，以水位图进行展示；同时以动态折线图实时展示24小时内降雨量和累积降雨量等。多站点对比分析:通过对比实时降雨量的大小，设置动态站点降雨排名轮播图。3） 未来降雨趋势分析单点趋势变化：在每个站点上以箭头的形式标注未来降雨是增加还是减少，其中红色向上表示增加，绿色向下表示减少；在站点的实时降雨曲线中，将未来24小时的预估降雨用虚线画出，表示未来的降雨趋势变化。流域/行政区划态势分析1） 历史降雨动态变化支持按照流域和行政范围在线筛选出范围内的历史降雨数据，以栅格数据服务的形式加载至地图上；支持设置时间轴，动态播放。点击图上数据，会展示出当前位置的具体降雨值；支持按照等值线的形式进行展示；支持以图表的形式实时统计当前的各降雨量的面积分布比例。支持针对选定的降雨图，一键输出专题图和动态图，方便信息的传播。2） 实时降雨态势分析实时更新选定范围的降雨数据的空间分布；支持点查功能；支持以降雨等值面的形式展示降雨数据；支持根据选定的降雨区间，展示此降雨区间的数据；支持以动态调整以时段降雨或者是累计降雨的形式展示数据；支持以图表的形式实时统计当前的各降雨量的面积分布比例；支持针对选定的降雨图，一键输出专题图和动态图以及降雨简报等。3） 未来降雨发展趋势实时更新未来72小时内的选定范围的降雨数据的空间分布；支持点查功能；支持以降雨等值面的形式展示降雨数据；支持根据选定的降雨区间，展示此降雨区间的数据；支持针对选定的降雨图，一键输出专题图和动态图；支持以图表的形式统计各降雨量的面积分布比例。流域洪水预报预报下垫面分析1） 基础信息查询浏览支持展示流域基本信息，包括流域面积、人口、经济情况等；支持通过图层控制按钮按需加载不同的数据，包括水系、流域边界、土地利用、土壤质地等；支针对每一个数据进行点查操作，获取更加详细的信息。2） 基础信息下载支持对选中的数据进行数据下载。交互式预报计算通过表格和图形交互处理技术对洪水预报过程中的所有信息进行人工干预，能够在不修改实时数据库、模型率定结果的条件下，对实时数据、模型参数进行调整，利用平台配置的预报方案，可基于实时降水信息开展洪水预报计算。依据流域实测降雨，上游断面洪水等数据做出洪水预报。实时降雨、洪水等数据可来自实时数据库，也可人工输入。在进行洪水预报计算时，基于不同数据信息，依次进行区间产流计算和汇流计算模块。1）预报成果查询与分析预报成果查询展示支持通过设置预报时间、预报的方案名称等信息进行筛选，获取预报的结果；数字流场：支持将预报结果以不同色段动态渲染河段流量的形式展示在地图上;支持以动态展示河流的汇流信息，通过设置不同河段的颜色，表示不同流量的大小，移动到对应的河道会展示具体的流量信息，同时也支持设置不同的时间，展示洪水的动态演进。2）预报成果分析支持对预报节点等进行流量趋势变化统计；支持以图形和表格形式展现水位流量过程、区间产流过程、区间汇流过程、河道演进流量等过程，统计洪峰水位流量、洪水总量等特征值。支持多个预报节点，按照流量以河流主题图的形式进行可视化分析。成果流场化渲染支持对每个河道用网格按照时间轴的形式展示洪水的动态演变，其中通过设置不同的网格颜色表示流速，移动到每一个网格展示具体的流速和流量信息。数字李生展示支持定位到对应的河道，通过粒子渲染效果在三维地形上展示洪水的动态变化。单站作业预报1） 预报方案可视化以图表、地图、视频、动画等各类表现方式，将预报方案直观地展现出来，更加便于用户了解预报方案的内容。2） 作业预报计算模拟预测计算基于气象数值预报降水洪水预报：考虑到未来降雨对预报精度的影响，系统能够自动获取预订的降雨数值预报产品；同时能够人工自由分配未来某个时间内的时段降水量，并且在预报制作过程中能够参与到模型计算中。于人工预估降水洪水预报：依据人工输入的假设未来流域降雨数据做出预报断面洪水预测。自动定时预报自动预报为系统根据人工设置时间要求，自动定时进行洪水预报，并根据最新雨水情对洪水预报成果进行实时洪水校正。在表格底端给出统计结果，即合格率、合格次数、不合格次数等。支持从数自动定时预报可选择1、2、3、6小时之一为滚动时段，自动进行预报制作和超出某预设值后输出结果并报警。可以自动或通过人工干预与前一次输出预报结果进行比较,两次预报结果差值超出某一阈值时自动告警，以便值班人员分析确定是否重新发布预报。系统依据方案管理中所设定的预报方案、预报顺序、是否自动校正、是否自动发布等设置逐时自动启动预报。自动实时校正实时校正是系统根据实测信息，对预报模型的结构和参数进行校正，使其更加符合客观实际，以提高预报精度。可以利用实测流量（水位）、预报流量（水位）信息以及历史雨水情信息釆用自动反馈校正法和历史相似性洪水对预报成果进行校正。历史洪水相似性将在现有技术条件下，依据当前雨情、水情特点与历史场次洪水进行分析比较，从而对洪水预报成果进行校正。预报成果评定分析面向多模型对同一站点预报成果进行评定。考虑多模型预报方案的预报成果，结合专家经验，选出最优的预报成果，以供对外发布。支持综合显示多项预报成果，并计算洪峰流量、峰现时间、洪水过程的拟合度等评定指标，供预报员分析判断。预报成果管理预报成果查询支持按照站点名称、编号、预报时间等信息进行筛选查询，查询的结果以信息列表的形式展现；支持对查询结果的导出。点击加载按钮会自动在地图上加载预报成果信息。2） 预报成果优选对预报成果进行预报误差分析，点击“预报误差统计分析”，弹出设置窗口，在选择预报单位和统计时间后，点击“确定”，即可进行误差统计分析。自动定时预报可选择1、2、3、6小时之一为滚动时段，自动进行预报制作误差统计窗口以表格形式显示，包括预报站号、站名、方案代码、预报时间、发布时间、预报值、实测值、实际误差、允许误差、是否合格、预报类型选择等据库中提取不同的预报成果方案进行优选。3） 预报成果删除支持对生成的预报成果进行删除。删除的预报成果可以存入回收站，并对回收站的文件也有删除和撤回的功能，保留有效期7天。预报成果发布是以报表和图形两种方式输出预报成果。点击“预报成果输出”,弹出设置窗口，通过选择预报单位、预报断面、预报人员及预报时间来确定输出某一预报成果。点击“确定”即可输出预报成果报表。在输入预报成果说明、签发者、审核者后，点击“打印”即可打印输出。预报成果发布拟采用邮件、短信以及网页等方式，系统还提供以下功能：报告生成，报告查询和报告打印功能。5.4.2雨水情信息预警依托空间信息展现技术，以集成后的数据库为数据支撑，围绕流域洪水预报、工程调度等业务领域，针对实际监测信息、现场监视信息、预测预报信息、演变趋势信息、调度效果评价信息，借助数字李生、一张图等技术手段进行直观可视化表达，同时根据预设的告预警阈值指标，采用屏幕闪烁、声音警报、手机短信等多方式对实况监测与预报信息进行在线动态告预警，为及时启动调度会商决策、采取调度操作措施、评价调度执行效果等提供信息支撑服务。开发洪水态势分析研判、雨水气象信息服务、雨水情及工情预警、洪水淹没图展示等模块功能。1洪水态势分析研判洪水态势分析主要从点、线、面三个角度进行综合分析，为用户提供洪水态势分析结果的汇总统计和查询展现。节点态势分析系统实现河道、控制断面、水位站节点、水文站节点、水闸断面等单站点位的过去、现在、未来的流量以趋势图、过程线、特征值的形式来进行展示。线态势分析以水面线等形式，显示水面线和左右岸以及特征值的时序变化过程。面态势分析以时间轴形式，在面上展示超警戒超保统计值，表达形式包括但不限于气泡图、柱状图。信息服务开展热带气旋、卫星云图、台风路径、地面天气形势、雷达拼图、降雨数值预报等气象资料的综合查询与预警监视，系统实时显示风场、云图以及雷达回波图。系统可以查询3小时天气预报、24小时天气预报、周预报、旬预报、气候预测、重大气象服务信息、灾害性天气预警信息等天气预报资料。接入中国气象局网站等天气预报权威网站的卫星、云图、台风路径图等信息。雨情查询与分析系统实现对监测站点的实时雨情的查询与分析，展示形式包括基于表格的查询，以及基于地图的贴面查询、聚合展示。卫星云图卫星云图由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势,为天气分析和天气预报提供依据。系统实现以时间轴的形式，按照时间序列对实时卫星云图进行播放展示。7） 风场动态图系统实现在空间地图上用箭头来表达，其中箭头方向表达风向，箭头颜色深浅来表达风速。8） 雷达雨图，雷达拼图系统实现两部分功能：集成并展示测雨雷达站的降雨监测成果和短临预报成果;集成并展示气象部门的雷达拼图成果。9） 水体监测查询系统实现集成基于遥感数据的水体监测与反演成果，并基于地图来进行展示，同时实现按照位置和时间来查询水体范围变化。10） 视频流量监测识别水位监视与预警：以列表、过程线、动态实时数值展示监视当前和长序列水位信息；对洪枯水分级预警指标、警戒水位、保证水位、最低水位、不同时间尺度水位特征值超标情况以屏幕闪烁、声音警报、手机短信等多种方式进行告警。流量监视与预警：以列表、过程线、动态实时数据展示监视当前和长序列流量信息；对洪枯水分级预警指标、最小下泄流量、不同时间尺度流量特征值等以屏幕闪烁、声音警报、手机短信等多种方式进行告警。11） 实时工情接入水库、水闸、泵站、蓄滞洪区、堤防等主要运行状态指标，如堤防的工程所涉及的水文控制站的水位、流量、水面距堤顶高差等；水库的入库流量、出库流量等；蓄滞洪区的分蓄洪控制站水位、进洪流量、蓄洪水位、蓄洪水量、转移人口、退洪流量等；水闸的闸上水位、闸下水位、过闸流量、开启孔数、闸上水势、闸下水势等。以动态实时数据、列表、工程概化图、工程三维仿真模型、动画图等方式展示。12） 工情视频监控集成重要闸坝实时视频监控系统，对已建的重点视频监控点进行实时监控。整合流域视频监视系统，研制信息共享接口和开发组件，实现***重要水库、闸坝和行蓄洪区等重要水工程的远程视频监控和信息共享。预留信息共享接口，后期接入基于无人机/三维全息摄影/卫星遥感的重点水利工程现场360度全景高清视频，实现对水库泄洪、行蓄洪区分蓄洪、溃坝洪水等工程调度现场实时在线监控和全景展示。以在线嵌入视频的方式实现实时视频或图像流的监视。2雨水情、工情预警根据设置的水库容量、水位、超汛限水位、雨量实况、预报降雨等水库防汛限条件对水库相关的实时气象、水雨情、工情、水量、水质、灾情、工程运行、视频等综合监视，实现水库、重点河道雨水情及工情预警。1） 预警一张图在电子地图上，对实时、预报的降雨、洪水信息及工情运行状态进行预警分析，以统计图表、预警提示等形式展示预警要素，如预警数量、预警级别等。结合地图查询流域（片）各雨量监测站累计雨量和降雨过程信息；实时绘制自定义时段各站点的降雨量柱状图；提供历史信息查询。根据时段（1小时、3小时、6小时、1日、2日、3日等）累计情况，系统监测所有自动雨量站的雨量数据，当过去某时段内的实际雨量超限（如1小时雨量超过30毫米、3小时雨量超过50毫米）时，相应的自动雨量站点图标以对应的颜色（1小时雨量超过30毫米为橙色,3小吋雨量超过50毫米为红色）在三维地球上闪烁显示。当预报未来一定时期内的雨量超过用户设置的预警门限（如1小时雨量超过30毫米，3小时雨量超过50毫米），相应区域的所有自动雨量站点图标以对应的颜色（1小时雨量超过30毫米为橙色，3小时雨量超过50毫米为红色）在三维地球上闪烁显示。2） 预警信息发布预警信息编制过程主要包括制定预警指标，确定预警级别，判断预警发布范围和发布对象，对预警是否发布进行审核。集成预警发布接口，审核通过的预警信息通过短信、网站、微信、APP、对外接口、广播等形式实时发送至相关责任人，并生成日志保存。确定预警范围预警范围指不同预警类型的影响区域所涉及的时空范围。空间范围要落实到具体的流域、区域或行政区划、影响地点等，既满足水利工作一线人员开展防御行动，又满足受影响区域的社会公众防灾避险需求。时间范围要考虑预报预测、防御能力、经济社会等多种因素，尽可能为水利应急响应赢得时间。基于三维场景，根据预警指标,采用不同颜色对风险区域的危险等级进行表达，划定预警范围。预警责任人构建责任人体系，对不同部门进行分类，可以通过数据库调取人员基本信息、岗位职责、联系方式，并能够直接通过互联网连接到相关责任人，用户管理员能够对这些信息进行新增、删除、修改，对删除的信息保留至回收站，回收站的信息具有删除和撤回的功能，支持删除的信息自动生成日志。预警审核相关区域出现预警后，支持对该风险段区域预警信息进行整合，自动通过短信的形式下发给部门领导，经部门领导批准。预警发布通过短信、网站、微信、APP、对外电视接口、广播的形式对预警进行发布，提供预警信息个性化订阅服务和主动推送等功能。解决风险预警信息直达水利防御工作一线和社会发布“最后一公里”等问题，实现水利行业内部预警信息实时共享，及时向防汛责任人、工程管理单位责任人等精准发布预警信息；结合预警范围，及时向受威胁区域社会公众精准推送预警信息。3） 预警指标查询及展示预警指标包括预警类型、预警要素、预警对象、预警阈值范围、预警信号等。预警类型指水利灾害或风险事件，主要包括洪水、山洪灾害、渍涝灾害、工程灾害、干旱灾害、供水危机、水生态环境危害等。预警类型应具有明确的预警要素，如降水、水位、流量、径流量、地下水位、境情、冰情、水质、台风暴潮、淹没影响等水安全要素。预警指标要考虑流域或区域内的监测条件、防护对象、影响范围等，结合相关管理办法和标准，确定以水位或流量为警示指标，同时确定蓝色、黄色、橙色、红色等不同预警等级所对应的指标阈值范围。系统实现对预警类型、预警要素、预警对象、预警阈值范围、预警信号等指标前端查询与展示。4） 预警流程追踪系统实现对预警信息生成、审批、发布及反馈等流程的全过程管理及跟踪，记录各个流程的时间点，实现预警事件的回溯。5） 洪水淹没图展示系统实现所在流域的中小河流洪水淹没图的展示，具体包括5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5种典型频率和超标准洪水淹没数据展示,为预警提供辅助信息支撑。5.4・3防洪调度预演1情景设置1） 实时降雨情景设置针对***流域实时降雨情景，接入流域上实时雨量、水位、流量及预见期降雨等信息，以当前或者用户所选择时段的降雨强度为基准，设置实时降雨情景下的各项参数，具体包括预演对象、预演吋间、当前时间段、预热期、雨量调整比例、是否溃坝、模型选择等，可设置溃坝选项的相关参数，溃坝选项的参数设置包括溃坝点位、溃坝计算公式、溃口平均宽度、溃坝残留高度、库区长度、大坝坝长、溃坝前上游水深、经验系数等参数。实时降雨情景下的各项参数设置时，系统提供参数调整的辅助工具，如指定参数区间，以辅助保障参数设置的合理性和科学性。各项参数设置完成后，系统可计算生成实时降雨情景下的预演结果。2） 历史典型场次情景可通过设置天气系统状况、降水径流过程、洪水调度过程等参数，匹配符合设置条件的历史典型场次的情景信息，除此之外，可对历史典型场次的预演对象、预演时间、总雨量、最大小时降雨、雨量调整比例、是否溃坝、模型选择等参数进行设置，当“是否溃坝”选择“是”时，可设置溃坝选项的相关参数，溃坝选项的参数设置包括溃坝点位、溃坝计算公式、溃口平均宽度、溃坝残留高度、库区长度、大坝坝长、溃坝前上游水深、经验系数等参数。年月相似历史典型场次查询要求根据过去的起始时间或结束时间进行按年、月、旬进行查询，进行情景设置。区域代表站（水雨情）特征过程相似历史典型场次查询支持选择其关联代表站（关注代表站、关注区域等），对选定的关联指标开展演进过程（水位变化过程、流量过程、日蒸发量过程、降雨过程、水质变化过程等）相似、发生区域相似、涨落幅度相似、极值相似（最高、最低、平均等）及生成条件相似（降雨、台风、局地大暴雨、持续降雨、突发水污染、持续干旱等）进行查询分析，进行情景设置。气象过程相似历史典型场次查询根据台风等灾害性天气导致的灾害过程，开展相似分析，其中，台风相似分析包括根据选择的登陆时间、登陆地点、登陆中心气压、风速、风力、过境时长、累计降雨、路径相似等进行相似台风分析，进行情景设置。工程的运用相似历史典型场次查询根据具体工程的调度过程,根据历史调度过程中，工程运用情况进行相似分析，进行情景设置。3） 设计暴雨情景设置设计暴雨情景一般是指将情景设置为历史上少有的稀遇暴雨情况，这种稀遇暴雨一般具备覆盖范围大、雨强大和雨量大的特征。通过设置极端暴雨场景，有助于分析流域在极端暴雨情景下的可能洪水演进情况，分析成果可为重大工程的布置与运用提供科学支撑。***流域设计暴雨场景可设置参数包括:预演对象、预演时间、设计暴雨重现期、雨量调整比例、是否溃坝、模型选择等参数，可设置溃坝选项的相关参数，溃坝选项的参数设置包括溃坝点位、溃坝计算公式、溃口平均宽度、溃坝残留高度、库区长度、大坝坝长、溃坝前上游水深、经验系数等参数。设计暴雨情景下的各项参数设置时，系统提供参数调整的辅助工具，如指定参数区间，以辅助保障参数设置的合理性和科学性，其中设计暴雨重现期的确定是根据历史资料获得各地的暴雨强度公式，在此基础上通过数学方法来推算的概率分布,本情景重现期参数设置基于***流域的暴雨强度公式，结合数学方法推算出。各项参数设置完成后，系统可计算生成设计暴雨情景下的预演结果。4） 应急情景设置设置应急调度场景，通过设定预演对象、预演时间、上游来水、是否溃坝、模型选择相关参数，计算生成应急调度情景下的预演结果。预演计算结果将主要行洪河道调度计算成果、蓄滞洪区的分洪计算成果、水库洪水调度成果数据以及与真实的数字高程数据结合起来，通过三维仿真技术展示出来，包括来水轨迹路线、时间、流量，支持按照区域以及时间段可视化，同时将系统洪水调度的各种数据以图表和曲线的形式表现出来。防洪应急调度情景下的预演结果，可支撑实现应急预案的编辑制作和虚拟演练,支持根据不同的水灾害进行多方案、多时间模式的预案编辑，包括防汛力量部署框架、应急路线及周围可用应急资源分布。基于数字化场景的应急演练更具有真实性，增强洪灾应对和决策的准确性和针对性，提高防洪减灾能力。5）防洪排涝情景设置内涝是由于强降雨或连续性降雨超出地区排水能力、积水不能及时排除而造成的灾害，内涝灾害危害经济社会健康发展，因此，通过对防洪排涝的情景设置，实现对***城区内涝灾害危险性的评价，进而推动完善排水体系整体规划、规范排水管网设计标准、完善泵站规划、加强排水管网的维护与管理等。建立流域与区域预报调度一体化模型，开展重点地区防洪排涝预演分析模拟，依据区域地形特征、防洪工程体系及工程现状情况，设置降雨预测、排涝泵站调度等参数，模拟洪水演进，对重要控制点及区域洪水情况进行预报预警分析，根据洪水演进计算方法得到洪水淹没范围、洪水淹没水深、洪水淹没历时等要素，评估研究区域洪水灾害的范围和程度，并进行洪水影响分析，最终支撑提高洪水灾害管理科学化水平。防洪排涝情景各项参数设置完成后，系统可计算生成该情景下的预演结果。预演成果可视化包括：降雨信息统计分析对内涝计算方案下的降雨信息进行统计分析，包括不同分区级别下的降雨过程，以柱状图、表格的形式展示。2） 产汇流信息计算分析对各个产汇流信息进行计算分析，查询产水量、统计暴雨分区产水量、产流分区产水量、平原产水量。3） 水位信息分析统计以图表结合的方式查询代表水位站预报水位过程，并统计相应最高水位、最高水位出现时间、超警戒时间、超保证时间以及超历史最高水位时间等特征值；并基于地图实现对洪水预警代表站的分级预警。4） 代表站统计分析在地图上查询区域、地区、低洼地区、主要易涝点等代表点内涝积水过程，并统计相应最高水位、总内涝量等特征值。排涝泵站排水分析评估对排涝泵站调度方案结果进行分析评估，对方案结果的水位过程、开机时长、总排水量等进行统计分析，可在地图和图表中通过多种形式进行查询。内涝范围及水深分析在地图上可绘制内涝范围和水深分布图，在图上可直观查询研究范围内淹没信息，点击任意平原网格，可查看淹没水深过程，查询最大淹没水深及发生时间等信息。淹涝历时分析可在地图上绘制淹没历时图，查询任意淹没区块的淹没时长，并可按照行政区统计超过一定淹没时段长的区域面积等特征值。淹涝动态仿真根据模型的计算结果，可以对淹涝演进过程进行动态仿真模拟。仿真模拟淹涝演进过程中淹没水深变化、水流方向、水体交换情况、低洼地及重要控制点的水位、水深过程，对一场洪水的演进给以直观的感受，可更迅速的了解洪水演进情况及洪灾成因，有利于提高防汛决策工作水平。6）库群联合调度情景设置设置某个水库调度目标，对流域上游已建成的所有水库开展联合调度参数设置，包括：1） 对水库当前水位结合水库汛限水位、旱限水位、设计水位、历史最高水位、历史最低水位、多年平均水位等指标参数进行设置。2） 结合各水库的库容曲线，对全流域、各水利分区、各地区的水库当前（累计总）库容、洪水调蓄（累计总）量等指标进行设置。3） 设置预演对象、预演时间、预热期、雨量调整比例、是否溃坝、模型选择等，当“是否溃坝”选择“是”时，可设置溃坝选项的相关参数，溃坝选项的参数设置包括溃坝点位、溃坝计算公式、溃口平均宽度、溃坝残留高度、库区长度、大坝坝长、溃坝前上游水深、经验系数等参数。库群联合调度情景下的各项参数设置时，系统提供参数调整的辅助工具，如指定参数区间，以辅助保障参数设置的合理性和科学性。各项参数设置完成后，系统可计算生成库群联合调度情景下的预演结果。2预报调度一体化预报调度一体化模块是对洪水预报和调度业务流程进行深度优化和有机融合，提供深度耦合的预报调度服务，构建预报调度对象有序关联的拓扑关系概化图，在一张图上建立无缝关联的预报调度体系；提高预报调度模型互动反馈的自动化水平，在一个系统里进行预报调度的自动协同耦合和有序连续计算。具体实现过程为：针对设定情景（如降雨过程设置、工程控制设定），基于应用水力学和水文学相结合建立的***洪水演进模型，以自动模式一键式开展流域洪水预报计算（自动预报），并支持预报结果的人机交互校正修订（交互预报）。基于预报结果，经专家经验分析判断，考虑防洪工程如水库、蓄滞洪区不同调度运用情况，设定不同的边界条件，进行洪水预演，按照自动、人机交互模式，对比分析预演结果，通过这样多次分析修改、仿真计算、会商评价，反复调整参数，生成最终防洪调度方案。1）交换式预报调度计算（1）水文预报基于情景设置情况，以自动模式一键式开展流域洪水预报计算（自动预报），并支持预报结果的人机交互校正修订（交互预报）。为提升体验