摘要:为研究水文映射的建设内容和相关特点,选取东汶河流域作为试点流域进行水文映射相关技术和“四预”应用,以及水文映射相关流域数据底板构建、分布式水文模型搭建、水文水动力耦合等技术研究,并开展数字孪生流域水文映射“四预”应用研发。通过分布式水文模型更加精细、准确地模拟流域的水文过程,通过分布式水文模型和水动力模型的耦合更加客观地演算河道洪水的演进过程,数字孪生流域水文映射“四预”应用涵盖水文业务工作的测报、预报和预警的重要工作环节,对实际水文业务形成支撑和提升作用。通过东汶河数字孪生流域水文映射研究与实践,初步勾画水文映射的建设内容及形成相关技术成果。

摘要:随着数字孪生水利体系建设的全面推进，水利业务系统对海量空间数据动态渲染的需求日益迫切。传统基于WMS协议的栅格切片方案在面向全国尺度水系数据时，存在切片预生成周期长、动态属性无法实时更新、高并发场景服务器负载过高等问题。提出一种面向水利业务的高性能动态矢量切片系统，以PostGIS空间数据库和Martin切片服务器为核心技术栈，针对全国14万条河流线、9.5万座水库点、7000余处灌区面等要素，设计并实现请求驱动型动态切片生成算法、基于地理空间范围的多级LRU缓存策略及属性动态注入机制。在理论层面，对切片生成时间复杂度和缓存命中率进行形式化建模，并通过实验验证模型的预测准确性；在工程层面，完成在水利部数字孪生平台的生产部署，支撑流域防洪、河湖管理等业务高并发地图场景应用。

摘要:水利感知网是智慧水利体系的核心信息化基础设施,是数字孪生水利体系实现“四预”功能的算据底座。从发展背景、整体架构、建设路径3个维度解析《水利感知网技术蓝皮书》,通过梳理政策牵引、行业需求与技术驱动,分析感知站点、感知联接、感知平台3层架构的功能定位与设计逻辑,探讨感知站点全覆盖、感知联接灵活组网、感知平台分级部署等建设策略。结果表明:水利感知网的3层架构使“感、接、算、传”功能下沉至感知站点层,感知联接层保障传输可靠性,感知平台层以分级部署、弹性扩展构建数据汇聚中枢,有效规避分散建设导致的资源浪费;建设路径涵盖感知站点全覆盖与感知装备效能提升、因地制宜组网与边缘算网协同、平台分级部署与资源池化等关键举措。蓝皮书首次定义水利感知基础设施数智化参考架构,为全行业感知能力从分散粗放向统一集约、从单点监测向“天空地水工”多维协同演进提供顶层设计参考。未来需要在规划设计同步、示范标准并行与产业链协同创新等方面持续推动成果落地。

摘要:为突破传统灌区管理瓶颈,推动灌区现代化转型与水资源集约节约高质量发展,围绕数字孪生技术在现代灌区管理中的应用展开系统研究,重点开展应用模式构建、实施路径探索及综合效益评估工作,并以全国首批数字孪生灌区试点山东省滨州市小开河灌区为案例开展实证研究。采用案例分析法、实证评估法,通过构建以“1+6+N”为核心架构的数字孪生平台,搭建“天空地水工”一体化智能监测网络,开发多模型协同模拟与仿真平台,建立基于数字孪生的智能调度与决策支持系统,实现对灌区水资源、工程设施、灌溉调度的全流程精准管控。应用实践表明:该平台显著提升灌区水资源管理效能,灌溉保证率提高约15%,灌溉水有效利用系数提升至0.65以上,年均节水约800万m³,成功实现灌区管理从经验管理到精准智能调控的转变。研究成果可为全国灌区现代化转型提供可复制、可推广的理论与实践参考。

摘要:针对水利遥感数据海量增长导致的计算效率低下、实时处理要求高，以及传输过程中的数据安全隐患增加等问题，提出一种基于云-边-端协同的多层次安全计算卸载系统。构建涵盖卸载决策、传输功率提升与计算资源分配的联合优化模型，建立数据安全分级机制，将不同保密等级水利数据的安全需求转化为硬性卸载约束，旨在满足在最大容忍时延前提下最小化系统能耗与时延的加权总成本。鉴于该联合优化模型属于典型的非确定性多项式难度问题，提出一种改进遗传算法，引入自适应动态调整交叉变异概率策略和局部搜索机制，增强算法全局寻优能力。仿真实验结果表明，改进遗传算法能有效克服传统算法易陷入局部最优的缺陷，在严格保证涉密数据安全约束的同时，显著降低系统计算成本并提升处理效率。研究成果可实现水利数据处理性能与安全性的最佳折衷，为洪水监测、水资源调查等水利业务提供高效安全的技术支撑。

摘要:为解决山区地形狭窄及复杂地质条件下水库施工导流方案优选难题,开展导流多准则比选与量化优化研究。构建融合层次分析法(AHP)、模糊综合评价(FCE)与遗传算法(GA)的决策模型。利用AHP-FCE评价模型确定可行性、安全性等准则权重,并对明渠与隧洞方案进行量化评价,引入GA对优选方案断面进行全局寻优。结果表明:明渠导流方案综合得分为83.2分,优于隧洞导流的71.4分,确认为优选方案;经GA优化后,明渠底宽调整为1.75 m,渠深调整为2.35 m,混凝土方量减少12%,综合成本降低7.8%。AHP-FCE-GA融合模型能够实现施工导流从定性比选到定量参数优化的全过程科学决策。

摘要:为提升中小型排洪工程质量与安全监督的科学性与智能化水平,解决传统人工巡检量化不足、协同性弱的问题,以贵州省瓮安县岩孔排洪工程为研究对象,通过层次分析法(AHP)确定权重,利用模糊综合评价(Fuzzy)量化不确定性,并利用深度神经网络(DNN)构建非线性决策模块,构建AHP–Fuzzy–DNN质量与安全协同监督模型。模型选取质量、安全、信息化与协同4个一级指标,基于124组监督样本完成模型训练。结果表明,协同监督模型对工程风险等级的预测准确率达92.6%,决定系数R²为0.926,排洪工程质量与安全协同监督综合评价指数均值为0.873,处于优良状态。研究可实现排洪工程监管的智能化、定量化与可视化,为水利工程数字化监管提供可行路径。

摘要:为研究气候持续变化背景下的暴雨洪水灾害事件特征，基于靖远县“20250623”暴雨洪水资料，分析降水强度、洪峰流量及重现期等关键参数。对短历时“20250623”暴雨洪水过程选取典型调查断面，综合运用暴雨洪水调查法、曼宁公式法、P-Ⅲ型频率曲线适线法和地区经验公式，并融合“空天地”感知体系、5 min雨量遥测、测雨雷达监测及数字孪生等信息化技术，辅以产汇流及下垫面影响分析，研究暴雨洪水成因及特征。结果表明：本场暴雨历时短、强度高，为非锋面雨，暴雨中心位于粮窖村；暴雨中心3 h降水量为50.2 mm，稀遇程度为10年一遇；暴雨（旱沟青杨村河段）形成的洪峰流量为199 m³/s，重现期为10年一遇，与3 h暴雨稀遇程度一致。应用的水利信息化手段在暴雨实时监测与洪水动态分析中发挥重要作用。研究结果可为无资料地区暴雨洪水灾害调查及山洪预警提供方法借鉴与数据支撑。

摘要:为提升长江水文数据中心的容灾能力与安全保障水平,为水文监测及综合管理业务连续性提供技术支撑,构建长江水文数据中心备份容灾系统。建立水文数据分类分级管理体系,基于数据类型差异与业务重要性等级,制定差异化备份策略。针对关键业务数据构建多级灾备保护机制,形成全流程、智能化的数据备份与恢复体系。实际应用验证表明,研究成果可有效提升长江水文数据中心的容灾响应效率与故障恢复能力,显著降低数据丢失风险,充分保障水文核心业务的持续稳定运行,为长江流域水安全管理提供可靠的技术保障。

摘要:为实现大中型水库安全生产管理从传统模式向智慧化管控转型,以丹江口水库为研究对象,基于LS-PDCA运行模式构建大中型水库“六项机制”智慧化管控平台。通过解析LS-PDCA运行模式的理论内涵,结合实际安全生产管理要求,提炼新运行模式下公司安全生产管理的核心要素。研究平台构建框架、建设内容及功能,将LS-PDCA嵌入“六项机制”责任机制模块,促进安全生产管理要素之间的相互衔接、有机融合,实现“六项机制”业务流程数字化及其与LS-PDCA运行模式的可视化融合。研究成果为水利工程风险管控提供从理论到实践的数字化解决方案,为同类型水库工程构建“六项机制”提供参考与借鉴。

摘要:针对贵州山区农村供水工程分散、管理难度大、信息化水平不高等问题,为提升供水保障工程的监管、运维与服务能力,构建省级统筹的贵州山区农村供水保障工程信息管理平台。平台融合物联网、大数据等技术,通过搭建覆盖水源、管网、水厂到用户的智能感知网络,贯通全流程数字化监管机制;设计基于云端协同与微服务架构的省、市、县三级协同管理体系,形成监测预警—决策响应—效能评估的业务闭环。平台集成省级标准化信息管理与水厂智能监控预警两大核心功能模块,实现从宏观监管到现场运行的全覆盖。应用实践表明,该平台能有效提升供水保障率与运维效率,降低管网漏损,为山区农村供水的数字化、智能化管理提供系统性解决方案,平台的标准化架构与协同机制可为同类地区提供参考。

摘要:为应对闸门控制系统向远程集中监控、网络化协同方向演进过程中面临的网络安全威胁与合规挑战,面向承担重大核心职能的闸门控制系统提出体系化密码应用方案。以分布式三级架构的闸门控制系统为例,系统分析密码应用需求,设计覆盖身份认证、数据传输与存储、运维管控、门禁与视频安防等典型业务场景的密码应用方案,并针对源端数据传输安全、可编程逻辑控制器合规改造和业务系统本体安全等现实挑战提出应对策略。研究成果能够提升系统密码应用合规性与安全性,为水利行业关键信息基础设施提供可复制、可推广的应用范式。

摘要:为提升区域洪水模拟与风险评估能力,构建高精度水动力模型,以内蒙古科尔沁左翼后旗境内东、西辽河为研究对象,基于多尺度高分辨率河道地形数据,对河道主槽与滩地进行精细识别,构建河道二维水动力模型,模拟洪水在河道内的演进过程;同时,针对堤防满溢及溃堤等典型情景,建立一维河道与二维地表耦合的水动力模型,模拟洪水漫溢及淹没过程。基于2024年"7·21"典型洪水过程对模型进行率定与验证,结果表明:模拟水位与实测数据吻合良好,能够较准确地反映洪水传播过程及淹没特征。在此基础上,进一步构建研究区高精度动态洪水实时推演系统,模拟东辽河和西辽河300、800和1 500 m³/s流量情景下的洪水演进,分析河道滩地淹没、河道堤防保护区的淹没范围,实现模型成果向实际防洪业务的转化。研究成果能够有效支撑区域洪水风险识别与防洪避险决策,具有较强的工程应用价值与推广意义。

摘要:为响应国家“双碳”战略，破解安徽地区水利工程建设高碳排放、管理粗放及地域适配性不足的核心问题，以绿色发展理念为指导，融合全生命周期理论与BIM－物联网－区块链深度集成技术，构建碳足迹精准追踪—低碳方案智能优化—动态监测实时反馈—绩效评价循环改进的全链条闭环低碳管理模式。针对安徽江淮、淮北、沿江三大地貌单元的工程特征，设计工程技术、管理机制与政策保障多维度协同优化策略，优化适配区域的碳排放核算模型（核算精度达95.8%）。以引江济淮工程（庐江段）为实证对象，经24个月实验组与对照组对比验证，低碳管理模式使工程建设阶段碳排放总量降低19.7%，能耗强度降低23.2%，管理效率提升35%以上，实现成本净节约0.43亿元。研究成果构建兼具技术先进性与地域适配性的水利工程低碳管理范式，完善区域水利绿色转型技术体系，为全国水利行业低碳发展提供可复制、可推广的实践路径。

摘要:针对水利工程运维管理存在的效率低下、协调不畅、信息滞后等突出问题,通过系统梳理水利工程运维阶段痛点和难点,构建融合BIM技术与云数据库、GIS、物联网等新一代信息技术的BIM + 水利运维体系框架,并论证该技术在水利运维管理领域的适用性。研究结果表明:BIM + 水利运维模型能够整合水利工程运维阶段的工程地形、管网道路、故障维修记录、能耗监测等多元数据,为水利工程运维决策和风险预警提供坚实的数据支撑,通过信息共享机制显著提升管理效能。