防汛抗旱智能预警预报系统

防汛抗旱智能预报系统防汛抗旱智能预报系统主要根据地形数据，依据xx域内的雨量站，流量站等站点的实时及历史数据，依托模型，进行暴雨，洪水，干旱，大坝溃决情况进行模拟，及时预报预，为人民的生命财产提供安全保障。主要包含以下功能：暴雨内涝预报子系统暴雨内涝预报子系统集雨量、积水、流量监测采集、积水仿真计算、结果显示、风险评估、预报、方案生成以及灾后评估为一体，是能学准确处理高度化地xx内涝复杂问题的XX智能系统。汛抗旱智能预报系统主要建设内容包括：暴雨内涝预报预子系统、洪水预报预子系统、干旱预报预子系统和堤防大坝溃决预报预子系统。暴雨内涝预报子系统暴雨内涝预报子系统（1）子系统概述暴雨内涝预报子系统集雨量、积水、流量监测采集(资料前处理)、积水仿真计算、结果显示、风险评估、预报、方案生成以及灾后评估为一体(结果后处理)，能学准确处理高度化地xx内涝复杂问题的XX智能系统。该系统能够基于现场实际情况自动获取监测点积水深度、流量与雨量等重要数据；通过构建高精度分布式立体耦合的雨洪模型预测险情发展，估计灾害损失，以便有关部门能够及时分布预报XX息、出台救灾减灾方案、合理进行人员调配和物质分配，有利于xx民规避风险，提前转移人员或财产，将内涝灾害的损失控制到最小，体现以人为本。灾情过后，还能进行灾后评估，实现系统的自我优化和改善。本子系统特色与亮点：暴雨内涝预报子系统的最核心模块为内涝仿真模拟模块。当前用于内涝仿真模拟的模型很多，但管网模型和水动力模型耦合的模型相对不多，且现存的耦合模型多数基于商业软件进行开发，成本极其昂，且这些模型xx域性适应性差，因而不便于推XX。因此，本模块将在C#环境下自主研发一种耦合基于一维圣维方程的管网模型和基于二维扩散波方程的地表淹没模型的方法，从而构建一种高精度的分布式立体化雨洪仿真模型。该模型能增强地表与管网交互作用，极大地提高预测精度和模拟效果，且能节省大量时间和金钱成本。（2）子系统总体设计结构暴雨内涝预报子系统包括6大模块，分别为：内涝灾害监测模块、内涝仿真模拟模块、内涝灾害风险评估模块、救灾减灾方案生成模块以及灾后评估模块。子系统模块结构图（3）子系统模块内涝灾害监测模块主要负责收集各个监测点的实时水深、流量、雨量XX息，记录水位-历时曲线、流量-历时曲线以及雨量过程，还能通过LED显示大屏实时发布预XX息；内涝仿真模拟模块能够模拟并显示实时、预报、情景降雨下的内涝积水深度和范围分布、排水管网各断面处的水深和流量时间变化曲线等；内涝灾害风险评估模块能够根据内涝积水深度和范围分布图，结合社会经济数据x息，计算对应的灾害经济损失分级分xx列表及空间显示；内涝风险灾害预模块能够在灾害风险分级分xx的基础上进行预分级，并对不同预级别分xx生成相应级别的预XX息，通过各种通XX手段（手机4G网络、XX视XX播、手机APP、XX台）对外发布；救灾减灾方案生成模块主要是提供多种救灾减灾方案，由决策者决定最终的救灾减灾方案；灾后评估模块能够实现模拟结果与实际情况的误差分析，实现系统的自我优化。模块间的相互作用关系如图所示。模块间相互作用关系图①内涝灾害监测模块内涝监测系统用于实时监测、传输监测点的水深、流量及雨量，还可进行视频图像抓拍，数据智能监测平台系统处理后，在终端计算机上动态显示出暴雨发生时，各监测点的实际淹没水深过程曲线、流量过程曲线以及雨量过程图，为防洪排涝调度和减灾决策提供技术支持。内涝监测预系统是智慧建设的重要组成部分，是建立以人为本，和谐社会的推动剂。功能描述内涝灾害监测模块通过超声波水位计实时采集内涝积水水位数据，实现实时XX、智能报、历史曲线、视频集成、GIS集成、XX息发布等业务应用，属于典型的实时智能监测应用。系统不仅支持数据的接收和分析还支持监测现场的图片实时抓拍，结合水雨情数据能够做到数据分析和实况对比，更能扩展LED文字XX息展示，让普通民众也能第一时间了解重要的现场水情和雨情XX息，做好预防准备工作；预设相应的内涝防汛参数，在恶劣天气情况下可以提前判断内涝汛情的到来，联动LED实时发布XX息，且可以联动现场排水设备进行及时排水，避免和延缓内涝的发生；支持精准地图定位，可快速通过地图查找确定终端采集位置，结合数据跟踪显示，直观动态的观xx了解终端设备的相关XX息以及现场的整体布，方便后续项目的补充和调整。监测设备现场示意图如图所示。水位监测：实时监测积水点（隧道、道路低洼处、立交桥等易涝点）、河道明渠等的水位，通过无线网络将现场数据传送至监测预XX心；积水监测系统可与排水泵站实现系统联动，根据积水监测点水位变化，自动控制水泵的启停。流量监测：使用超声波流量计监测关键排水管道、河道明渠等关键位置的实时流量，通过无线网络将现场数据传送至监测预XX心。雨情监测：根据不同测站类型的XX家标准图例，在GIS地图平台上进行展示，监测实时雨量，可以根据预先设定的各类阀值雨量进行自动预。视频监测：积水监测点支持图像抓拍及视频召拍功能，可扩展支持视频本地存储和实时上报功能。监测预：支持积水监测点超限预功能，积水监测点具有声光报及LED预XX息（“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等示XX息）发布，预XX息还可通过短XX、网络推送给责任人手机、APP终端，可通过手机查看易涝点实时雨量、水位和图像/视频XX息；支持与山洪预XX播系统联动功能，可在积水监测点配置无线预XX播，可通过系统联动预XX播发布预XX息；监测预平台内置积水水位预测算法，经扩展可支持暴雨洪水模拟功能；监测预平台具备XX子地图XX息发布功能，决策人可通过XX子地图查看积水点分布，直接查看各积水点的实时水位、雨量数据。监测设备示意图功能流程监测系统工作流程图UI设计输入：各个监测点采集的实时积水水深、流量及雨量；监测站点的抓拍图片与视频。输出：以GIS窗口在地图上监测点的精准空间位置XX息以及监测点的水深、流量、实时雨量的时间变化曲线；超过预水位、流量、雨量的位置智能联动LED实时发布XX息，以及短XX或者网络等形式发布。监测系统相关示意图如图所示。②内涝仿真模拟模块模块的核心部分是构建一种耦合一维管网模型以及二维地表淹没模型的分布式立体化雨洪仿真模型。该模块主要作用：将实时或预报的气象数据作为驱动数据与参数集一起输入内涝灾害风险评估模型，进行洪涝大范围、快速、高精度仿真模拟。功能描述该模块主要包括模型管理、边界及初始条件设置、参数设置率定与验证、模型模拟以及结果展示等部分，最终输出暴雨内涝积水深度空间分布图、管网河道的水位流量的时间过程曲线、管网评价结果等。还具有GIS图形界面所具有的基本操作功能：比如放大缩小、、搜索与查询等功能。模型管理内涝灾害风险评估模型是基于一维管网模型与二维水动力模型耦合，以地表、明渠河道、排水管网的水流运动为主要模拟对象，基本方程是圣维方程与动量方程，将实时或降雨数据和参数集输入耦合模型，便能计算排水管网、明渠河道以及地表的汇流过程，即获取任意时刻和位置的管道流量水位、明渠河流的流量水位以及地表内涝积水面积与深度。该模型以气象XX息和空间地理XX息为初始条件，以地表、排水管网、明渠河道水流运动等为模拟对象，通过计算得出结论，各种空间XX息的处理均以GIS软件为平台。模型XX实现了地面积水模拟与管道水体模拟之间的结合，反映了降雨量分布、产汇流原理、地面流、河道明渠流、堰流、跌水、管网有压流、管道无压流、有压流到无压流过渡过程，以及地面向管道XX泄流或从管道向地面涌水现象等多种工程情况及其相互连接问题。③内涝灾害风险评估模块内涝灾害风险评估模块与洪水仿真模型、社会经济数据x息等动态连接，快速实时评估洪涝灾情和损失的大小以及分布，对内涝灾害进行风险评估和xx划。包括灾情分级、损失估计、风险xx划。功能描述从内涝仿真模拟模块得到内涝水深分布图，结合社会经济数据x息对各个xx域的灾情和经济情况，计算各个xx域的经济损失大小，并根据经济损失大小对所用xx域进行的分等分级。如果是实时降雨模拟结果，能够获知当前内涝灾情现状以及产生的经济损失，为当前救灾设施以及人员安排提供依据；如果是预报降雨模拟结果，则能进行未来内涝发展程度、损失大小的估计以及灾情风险等级，为提前转移人员以及财产等应对方案的制定及实施争取宝的时间。功能流程内涝灾害风险评估模块工作示意图UI设计输入：内涝水深分布、社会经济数据。输出：灾情风险分级结果、xx划分布图、各xx划位置的受灾经济损失大小（EXCEL表格）。④内涝灾害风险预模块内涝灾害风险预模块主要对风险评估结果进行分析，将预XX息与媒介(通XX、XX视、XX台等)相连接，及时有效将风险预XX息发布给相关利益群体，为利益群体提供充足的应对时间，实现灾害损失的最小化。功能描述分析内涝灾害风险评估结果，根据内涝灾害风险评估等级划分内涝灾害风险预等级（如图1.1.1.3-13），将分级后的预XX息通过各种通XX手段对外发布，比如通过手机4G网络、XX视XX播、手机APP、XX台等发布预XX息，还可以通过LED情报板在立交桥、隧洞等危险地段发布相应等级的内涝灾害风险预XX息（包括实时积水监测深度）。这样既能指导xx民避开危险地段，也能让居民有时间进行人员或者转移财产，减少灾害损失。功能流程内涝灾害风险预模块流程图UI设计输入：内涝灾害风险评估结果。输出：内涝灾害风险预等级xx划，预XX息发布。⑤救灾减灾方案生成模块救灾减灾方案生成模块能够对实时或者预报的产生积水道路或立交桥等提出防灾与减灾方案，为决策者制定具体实施方案提供参考，方便有关部门及时有效的采取相关措施应对灾情。功能描述救灾减灾方案模块是将内涝灾害监测模块、内涝仿真模拟模块、内涝灾害风险评估模块和内涝灾害风险预模块所收集、整理的各种XX息，模型的分析计算结果，按决策的需要，以最简明直观的形式展示给决策者，以利于决策者快速准确地了解内涝灾害形势、分析判断各种调度方案的利弊，辅助他们更好地做出正确的决策。各相关人员通过集体会商形式，从多个调度方案XX优选出一个学、合理，发挥救灾减灾最大效益，对各个方面都影像较小，首先保证人民生命财产安全的方案，并迅速落实实施。一个完整的决策过程包括以下内容：相关人员进入界面；相关工作人员分析汇报当前内涝灾情状况及未来的发展趋势；工作人员调用各种相关数据与专家意见有机结合后生产多个解决方案。因各种方案均不满足决策条件时，可以继续修订改正；根据要求，决策辅助人员制订出新方案，进行仿真后评估并将新方案加入到解决方案XX；选择确定的方案进行实施；对决策结果和选定方案形成技术文档；通过系统和以人工形式发布通报和调度命令等。功能流程救灾减灾方案模块工作流程图UI设计输入：内涝灾害风险分布图、内涝灾害风险评估结果、内涝灾害风险预XX息。输出：相关工作人员分析、调用各种相关数据与专家意见有机结合后生产多个解决方案，决策人员对救灾减灾方案进行决策，生成最终救灾减灾方案。⑥灾后评估模块灾后评估模块主要对灾害系统进行误差估计，及时更新参数集，不断完善系统，通过多部门的合作，形成统一的XX数据观测XX息发布以及减灾和救援的实时预系统。功能描述内涝灾情过后，将统计得到的实际内涝灾害风险分布、损失大小、预XX息发布状况、减灾效果等具体数据与系统模拟估计结果进行对比，分析其XX的误差原因，及时更新和优化系统数据x息，完善与检查包括监测、预发布、通XX等设施，通过实际灾情来不断改进系统，以便日后能更加有效、精准、高效、快速地发挥其在防灾减灾上的效果。功能流程灾后评价模块工作流程图UI设计输入：内涝灾害模拟风险分布、灾害损失大小、预XX息发布状况、减灾效果预计等数据；灾后实时统计的灾害风险分布、预XX息发布到位情况、灾害损失大小等实测数据。输出：系统模拟与实测误差分析报告，系统优化方案。内涝预报模型对xx计算xx域进行调查及相关资料数据收集整理及合理性分析，主要收集的资料