摘要:为解决城市洪涝防御中存在的监测能力不足、预报精度不高、预警发布效率偏低，以及应急决策支持不到位等问题，构建城市型小流域数字孪生防洪排涝“四预”平台，并以广州市黄埔区南岗河流域为研究对象开展建设和应用。基于覆盖降雨、地表内涝、管网液位、河道水位、外江潮位的高密度物联感知网，以涵盖来水预报、河道一维水动力、地表二维水动力、管网、湖库调蓄、内涝积水智能预报等模型的水利专业模型体系及模型加速计算方法为驱动，实现对洪涝全过程的“分钟级”精准快速模拟，高效支撑洪涝风险预警、洪涝场景预演、工程调度及应急抢险预案优化。数字孪生南岗河防洪排涝“四预”平台已用于 79 场暴雨洪涝的预报预警及应对决策工作，结果表明：该平台对南岗河流域未来 2 和 6 h 河道水位预报误差在 20 cm 以内的合格率分别为 81% 和 75%，均达到乙级精度，可有力支撑南岗河流域洪涝风险快速研判和应急调度决策，为其他城市型小流域开展数字孪生建设、 城市内涝治理提供思路和参考。

摘要:为解决永定河流域数据分散、质量不高，二三维场景应用效率低下的问题，更好支撑数字孪生永定河预报、预警、预演、预案功能及“2 + N”业务应用，建设数字孪生永定河数据底板。汇聚基础、监测、业务管理、地理空间和跨行业共享等多源时空数据，基于数据原生技术与中台化思想，搭建具有数据汇聚、数据建模、数据治理和数据贯通服务能力的数据管理平台，构建流域多尺度高保真数字化场景，支持业务“四预”功能的计算、模拟和展现。 在海河“23·7”流域性特大洪水模拟与复盘、永定河生态水量调度等“2 + N”业务应用中，数据管理平台能够提供完整、准确、及时的数据，同时耦合水利专业模型，实现数字化场景智能模拟与精准决策。永定河数据底板的构建可奠定数字孪生永定河建设应用的坚实基础，也可为下一步数字孪生海河的全面建设提供典型样例。

摘要:为提升杭嘉湖平原的防洪决策管理精准化和智慧化水平，实现防洪业务“四预”功能，利用云计算、大数据、 人工智能、数字孪生等技术，搭建多源数据整合和高精度动态更新的数据底板，构建知识结构化、智能化分析的知识平台。开发具有杭嘉湖区域特色的基于水文水动力学耦合的洪水预报和圩区洪水风险预警等模型，建立杭嘉湖平原防洪“四预”平台，实现雨水情信息实时感知、洪水动态精准预报模拟、防洪风险区域分析预警、水利工程防洪调度预演和洪水调度预案生成优化。在 2021 年台风“烟花”等暴雨洪水防御实际应用中，“四预”平台显著提升防洪决策的响应速度、精度和智能化水平。研究成果可为平原河网地区防洪“四预”平台建设提供思路和参考。

摘要:为有效模拟沿海城市暴雨条件、复杂下垫面与水工调度影响下的产汇流过程，以沿海城市福建省漳州市九十九湾典型小流域为研究区，在传统流域水文模型的基础上耦合一维水动力模型，构建考虑调度过程的水文水动力耦合模型，基于汇水分区主要下垫面的产汇流特性，将土地利用类型划分为城镇、非城镇等下垫面，以 3 处外江水位站的实测数据为边界条件，实测内江水位为初始和验证条件，利用 2 场暴雨数据对模型进行率定验证，率定验证期的平均绝对误差为 0.091 m，平均相对误差为 2.72%。结果表明：耦合模型能较好地模拟城镇、非城镇等下垫面汇水分区的产汇流过程，以及树状、环状等复杂河网的水流演进过程。研究成果可为城市防洪排涝、“四预” 应用、数字孪生流域等建设提供方法和思路。

摘要:为自动识别、提取降水自记纸承载的分钟级降水数据，充分挖掘纸质历史水文资料价值，采用机器视觉和模式识别技术，提出基于颜色与空间特征的降水迹线提取、基于迹线变化特征的降水迹线修复、基于像素相对距离的降水数据生成的算法，采用 Python 语言，研发降水数据自动识别、提取应用软件。以上海市 26 个站点 1978— 1994 年共 52 012 张降水自记纸图片为例，采用应用软件进行降水数据提取，结果表明：平均每张降水自记纸图片处理时间为 43.7 s，自动识别降水自记纸图片占比为 96.7%，识别的日降水数据误差在 1.0、5.0 mm 内的站点占比分别为 93.1% 和 97.3%，可显著提高降水自记纸图片的降水数据提取效率。

摘要:为应对泛连接环境下小型水电站网络安全防护难题，通过分层网络架构重构与新型通信技术融合，设计覆盖厂站区域与集控中心的立体化网络安全防护改造方案。采用 5G 专网技术构建隔离的数据传输通道，结合端到端加密协议，有效抵御传统公网环境下的数据窃听、重放攻击与协议篡改风险，并通过引入 SASE 架构，构建零信任安全模型，为远程运维人员建立动态可信接入环境，阻断基于漏洞利用的横向渗透攻击。基于 SDN 架构，融合多维度数据要素，探索小型水电站端到端网络智能化管理，实现从被动监控到主动防御的管理模式升级。结果表明， 该方案能够使小型水电站实现可靠的网络连接、端到端网络安全防护，并通过智能化管理提升运维效率。研究成果为小型水电站无人化值守与智能化运营提供可量化、可复用的网络安全改造实施方案，为能源行业物联网场景下的网络安全防护体系建设提供工程参考。

摘要:针对水库工程中传统监测和量测手段受环境、时间及传感器布设限制导致的监测盲区问题，且“天空地水工”一体化感知网络尚缺乏系统化应用研究的现状，构建融合多源监测数据的水库监测预警体系。由 “天”“空”“地”“水”“工”多类监测、量测设备构建一体化感知网络，通过时空对齐和空间对准，实现多源、多尺度数据融合并构建水库感知模型，结合多目标层次预警分析方法，拟定大坝预警阈值，评估监控部位运行情况，形成水库监测预警体系，并将该体系应用在广东阳江某中型水库，形成一体化监测与预警模式，实现对水库工程运行的整体性、直观性及实时性的高效监控。实践应用表明，提出的“天空地水工”一体化感知网络下水库监测预警的分析方法能够有效提升水库监测体系的效能及风险评估的准确性。

摘要:为研究影响感潮河段断面平均流速线性回归模型拟合精度的因素，以长江感潮河段南京水文实验站实测数据为例，建立基于 ADCP 实时代表流速的多元线性回归模型，考虑增加自变量和哑变量 2 种方案，比较拟合效果并评价 2 种方案对模型精度的影响。结合工程实际情况，认为模型中以代入 2~3 个代表流速为宜，既可使计算获得的断面平均流速精度满足资料整编要求，又不会引起过拟合等问题。此外，当部分监测设施检修或故障导致代表流速缺失时，可通过引入哑变量保证模型精度。研究结果为感潮河段流量资料整编工作中断面平均流量数据提供精度保证。

摘要:针对传统地图制图在防汛抗洪应用中存在的单一性、重复制图效率低下等缺陷，以及防汛抗洪应急专题地图快速生成的迫切需求，为提升防汛抗洪地图制图效率与决策支持能力，构建一套高效智能的防汛抗洪模板辅助制图技术体系。利用防汛抗洪数据融合转换、标准化符号库构建、制图模板库设计、动态地图服务发布、模块化软件开发等技术，构建标准化制图模板库和专题符号库，开发防汛抗洪模板辅助制图系统，实现从数据处理到地图输出的防汛抗洪模板辅助制图能力。基于江苏省防汛抗洪应用实践，在洪水动态风险评估、应急预案快速制定、多部门协同响应指挥等关键应用场景中，利用防汛抗洪模板辅助制图系统并应用“动态 + 静态”防汛抗洪制图模式，通过参数化输入简化操作流程，降低防汛抗洪地图制作的技术门槛与时间成本，生成高质量防汛抗洪专题地图，提升防汛抗洪专题地图的制图效率与响应速度，为防汛抗洪管理工作提供高效、可靠的辅助制图技术支撑。

摘要:针对传统水位定焦摄像机监测设备在大量程水尺水位线自动跟踪中动态适应性不足，以及复杂环境下利用图像识别技术检测中存在的水位线误检问题，提出基于 BM3D 算法的大量程水尺水位图像去噪与识别方法。将普通网络球机作为前端成像设备，采用阶梯性阈值算法捕获覆盖大量程水尺的多个预置点图像；构建基于 BM3D 算法的图像去噪算法模型，滤除图像中的倒影、雨天、雪天等对水位识别影响的噪声点，并结合形态学处理算法去除图像上多余的连通域区块；利用灰度投影技术对水位线进行自动检测和定位，采用图像标定技术将像素距离转换为实际水位高度，自动跟踪大量程水尺水位。研究成果已在福建省泉州市桃源水库实地应用，水位检测误差在 ±1 cm 范围内，在复杂环境下具有较高的精度和可靠性，可为智能化水位监测提供有效的技术支撑。

摘要:针对山区河流监测断面顺直河段长度相对较短、不满足建设标准测流堰槽的适用条件和要求、制约流量全量程监测自动化发展等问题，从山区河流特点、低水特性及实现低水流量监测自动化的难点出发，定性分析低水测流槽结构、功能、测验原理及适用条件等，定量分析低水测流槽设计参数，通过建设与应用低水测流槽，探索实现低水流量监测自动化的路径。并以中坪水文站为例，分析采用“水位自动监测 + 低水测流槽”方式实现山区河流低水流量自动监测的原理、效果。研究结果表明：通过设计与建设选型适宜、布局合理的低水测流槽，可整治优化测验断面，稳定低水控制条件，在监测断面形成稳定单一的水位流量关系曲线，再结合遥测水位计自动监测水位，获得实时流量数据，进而实现低水流量自动监测。

摘要:为提高堤防工程沉降预测精度并实现自动化安全监测，针对堤防工程长期沉降特性，提出基于 GM-SVR 组合模型的预测方法，并结合传感器网络构建自动化监测系统。首先，利用 GM 模型捕捉沉降时间序列的趋势； 其次，采用 SVR 模型对残差进行非线性拟合，构建 GM-SVR 组合模型；最后，基于传感器网络实时采集沉降数据，优化模型参数并验证预测效果。选取某大型堤防工程多年沉降数据验证 GM-SVR 模型的预测性能，结果表明：GM-SVR 模型在长期沉降预测中表现优异，评价指标 MAE、MAPE 和 RMSE，分别较 SVR 模型降低 15.54%、 13.72% 和 16.30%，且 MAPE 低于 5%，预测误差小，精度高，可靠性高。通过融合 GM-SVR 模型与传感器网络，可为堤防工程沉降监测与预警提供高效、可靠的技术支持，增强堤防工程安全性与稳定性。

摘要:为保障万家寨引黄工程二期扩机项目竣工后全线满负荷调水时的工程和调水安全，针对该工程调水距离长、扬程高、梯级泵站多、洞（管）线沿线调蓄能力有限导致运行调度面临的巨大挑战，设计开发万家寨引黄工程智能调度与控制（ISC）系统。采用安全运行分析、优化调度决策、系统自适应控制等技术，实现泵站前池水位的精准预报与实时预警、调度全过程仿真预演及调度预案自动生成。在实际调度过程中，基于 ISC 系统可自动生成泵站启停、调频、闸门调整等控制指令，经调度人员确认后自动执行。研究成果可有效支撑工程可靠调水、安全生产、降本增效、高效运维等目标的实现，对全国同类调水工程数字孪生系统的开发具有重要参考价值。

摘要:为整合、利用水利空间数据资源，推动浙江省水利行业内数据的高效交换与共享，加速水利要素标绘、制图等业务的信息化与协同化进程，建设浙江省水利行业地图作业平台，构建覆盖全省的水利空间数据共享服务体系。在深入研究水利电子地图空间要素表达方式和制图规范的基础上，研发在线地图、资源中心、在线标绘、智能制图等功能模块，打造一个集数据在线采集、可视化展示、制图操作、服务共享等功能于一体的统一的地图作业平台，实现对全省水利空间数据资源的有效整合管理与发布共享，并创新水利工程等数据的采集模式，为用户提供统一、标准的水利电子地图服务。研究结果不仅可提升水利空间数据资源的整合管理水平，还推动水利要素制图等智慧化应用的快速发展，为全省水利行业的信息化建设与协同化发展奠定坚实基础。

摘要:为研究万泉河流域历史极端暴雨洪水过程，利用台风“潭美”过程暴雨洪水资料，通过皮尔逊Ⅲ型频率曲线法分析暴雨洪水历史排位及重现期，对天气背景、暴雨过程、暴雨特性、洪水过程、洪水组成、洪水特性进行全面分析总结。结果表明：台风“潭美”残余低涡影响带来的强降雨具有持续时间长、累积雨量大、覆盖范围广、降雨强度大的特点，流域面及点上的累积雨量和雨强均达到超百年一遇的特大暴雨级别，历史罕见。此次强降雨使万泉河全线涨水明显，万泉河上游干流乘坡水文站发生位列历史第 14 位的 5 年一遇中洪水，加积水文站发生位列历史第 2 位的 20 年一遇中洪水，加报水文站发生位列历史第 1 位的超 50 年一遇特大洪水。研究成果可为万泉河流域水库调蓄调度提供科学的有力支撑，为应急部门提供防洪减灾决策科学依据。