流域防洪“四预”关键技术研究与应用

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作者 何健 肖尧轩 +2 位作者 刘国庆 王在艾 赵牧晨 《中国水利》 2025年第7期14-29,共16页

流域防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)是数字孪生流域建设的出发点和落脚点,是提升流域防洪减灾能力、保障人民生命财产安全的重要手段。在智慧水利体系和数字孪生流域技术框架下,设计了流域防洪“四预”通用业务流程框架,建立了... 流域防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)是数字孪生流域建设的出发点和落脚点,是提升流域防洪减灾能力、保障人民生命财产安全的重要手段。在智慧水利体系和数字孪生流域技术框架下,设计了流域防洪“四预”通用业务流程框架,建立了预案执行驱动的预报结果滚动调整、预警信息动态更新、预演干预对象调整的动态互馈机制;构建了“三道防线”驱动的流域洪水预报调度技术框架,支撑滚动预报和正反向预演;研究了由核心智能体和方案匹配、方案评估、自学习、自优化辅助智能体组成的“1+4”多智能体系统架构,提出了流域防洪预案自学习自优化智能决策新模式。成果可为流域防洪“四预”业务流程标准化、雨水情监测预报“三道防线”建设应用、水利行业大模型研发提供支撑。 展开更多

关键词 流域防洪 “四预” “三道防线” 预报调度一体化 多智能体决策

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数字孪生漓江山洪灾害防御“四预”系统建设与实践

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作者 赖河涛 杨晔 +1 位作者 周泽江 黄志刚 《广西水利水电》 2025年第1期50-54,共5页

针对漓江流域山洪灾害防御存在的监测预报精度不足、预警响应提前期不长、预演仿真欠缺、预案执行低效等问题,本研究以漓江流域内具有代表性的小流域为试点,按照数字孪生流域建设的要求,构建了山洪灾害防御“四预”系统。该系统完善了... 针对漓江流域山洪灾害防御存在的监测预报精度不足、预警响应提前期不长、预演仿真欠缺、预案执行低效等问题,本研究以漓江流域内具有代表性的小流域为试点,按照数字孪生流域建设的要求,构建了山洪灾害防御“四预”系统。该系统完善了山洪灾害防御数据底板,研发了新安江模型、一/二维水动力模型等水利专业模型及管理技术,构建了精细化的山洪灾害防御孪生场景,实现了对山洪灾害的多源数据监测感知、多模型预报、多因素多尺度预警、多方案模拟演练及多情景预案智能创建等全流程的信息化支持。系统已在漓江流域5个试点小流域投入应用,有效地提升了山洪灾害防御效能。 展开更多

关键词 漓江流域 数字孪生“ 四预” 山洪灾害防御

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水库防洪风险分析与“四预”耦联模型研究——以河北省承德市钓鱼台水库为例

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作者 刘明辉 杨长青 +2 位作者 李昕 马超 张安邦 《中国水利》 2025年第7期37-47,共11页

河北省承德市地跨坝上高原及燕山山地两大地貌单元,极易发生山洪、泥石流等洪水灾害,研发水库-河道-堤防多工程系统防洪减灾模型对构建水库智慧防洪技术体系至关重要。以钓鱼台水库为研究对象,构建水库上游洪水预报、水库防洪调度与水... 河北省承德市地跨坝上高原及燕山山地两大地貌单元,极易发生山洪、泥石流等洪水灾害,研发水库-河道-堤防多工程系统防洪减灾模型对构建水库智慧防洪技术体系至关重要。以钓鱼台水库为研究对象,构建水库上游洪水预报、水库防洪调度与水库下游河道-泛区洪水演进淹没耦合模型,模拟不同重现期降雨径流与洪水调度淹没风险,并结合当前预报、预警、预演、预案“四预”研究前沿与热点问题,将雨水情监测预报“三道防线”与防洪“四预”功能有机融合,提出以水库为核心,考虑上下游和左右岸多维度防洪需求的“四预”耦合模型架构,支撑防洪“四预”功能体系建立与广泛推广应用,有效提升洪水预报精度、预警时效性、预演直观性和预案科学性,为提升承德市水库防洪减灾能力提供重要技术支撑。 展开更多

关键词 “四预” 预报-调度-风险分析 水库-河道-堤防多工程系统 耦合模型 三道防线

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数字孪生驱动的长江流域干旱防御平台设计与开发 被引量：3

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作者 李喆 向大享 +1 位作者 陈喆 崔长露 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第8期180-188,共9页

在全球气候变化的背景下,长江流域发生了多次严重的高温干旱灾害,流域抗旱管理面临着旱情监测告警效率较低、旱灾预报预警精度不高、抗旱预案推演能力不足等瓶颈,迫切需要开展数字化转型。从长江流域抗旱减灾业务管理和“四预”应用需... 在全球气候变化的背景下,长江流域发生了多次严重的高温干旱灾害,流域抗旱管理面临着旱情监测告警效率较低、旱灾预报预警精度不高、抗旱预案推演能力不足等瓶颈,迫切需要开展数字化转型。从长江流域抗旱减灾业务管理和“四预”应用需求出发,基于智慧水利和数字孪生建设的总体要求,综合运用WebGL、GIS等技术,建立了干旱防御数字孪生平台,研发了遥感干旱监测评估、干旱专业模型动态加载、旱警水位超限预警、抗旱预案可视化等关键技术,初步实现了“预报-预警-预演-预案”全链条贯通业务应用,切实提升了长江流域抗旱管理智能化、精细化水平,为流域干旱防灾减灾提供了技术支撑。 展开更多

关键词 长江流域 干旱防御信息平台 数字孪生 四预

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对“水利测雨雷达”的新质生产力研究 被引量：2

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作者 钱峰 王琳 +2 位作者 赵占锋 张麓瑀 戚友存 《中国水利》 2024年第18期1-7,共7页

高精准降雨监测预报对于支撑水旱灾害防御等水利业务预报、预警、预演、预案“四预”工作至关重要。水利测雨雷达系统主要观测近地面2 km高度范围内大气中的液态水,能够实现无缝隙、精细化监测并生成高精度实况定量降雨产品,具有较为精... 高精准降雨监测预报对于支撑水旱灾害防御等水利业务预报、预警、预演、预案“四预”工作至关重要。水利测雨雷达系统主要观测近地面2 km高度范围内大气中的液态水,能够实现无缝隙、精细化监测并生成高精度实况定量降雨产品,具有较为精准的外推1~3 h降雨临近预报能力,是水利新质生产力的典型代表。系统梳理了我国降雨监测发展历程,包括无器具测量、雨量器萌芽、标准化人工雨量器、自动记录式雨量器和现代自动测雨五个阶段。在此基础上,从雨量站业务应用、天气雷达业务应用、气象卫星业务应用角度,分析当前“四预”业务中降雨监测现状与问题,进而梳理了水利测雨雷达发展进程并分析其技术优势,包括:能够实时生成超精细化的网格降雨实况数据,能够实现精细化网格化降雨预报,以及系统运行稳定高效。结合水利测雨雷达在河北省大清河流域以及湖南省捞刀河、浏阳河流域的良好应用成效,指出其作为水利新质生产力在赋能“四预”方面具有应用前景。 展开更多

关键词 降雨监测 装备发展 新质生产力 水利测雨雷达 “四预”

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数字孪生水网建设应着力解决的几个关键问题 被引量：7

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作者 蔡阳 《中国水利》 2024年第17期36-41,共6页

数字孪生水网建设涉及多学科交叉、新技术融合,有诸多重点和难点,应着力把握好坚持问题导向、夯实算据基础、优化算法核心、强化算力支撑、着力业务应用、加强网络安全等关键问题。结合数字孪生水网建设先行先试经验,围绕工程安全、供... 数字孪生水网建设涉及多学科交叉、新技术融合,有诸多重点和难点,应着力把握好坚持问题导向、夯实算据基础、优化算法核心、强化算力支撑、着力业务应用、加强网络安全等关键问题。结合数字孪生水网建设先行先试经验,围绕工程安全、供水安全、水质安全,提出了数字孪生水网建设的关键问题及解决思路:围绕建设目标确定建设内容和重点,以问题为导向开展需求分析;打造“天空地”一体化监测感知体系,完善地面监测站网、提升新型监测感知能力、强化数据治理与运用、推进数据资源共享夯实算据基础;完善模型平台,开发知识平台,优化算法核心;建设信创云平台和高性能计算集群,扩充计算资源、升级通信网络强化算力支撑;提升水网智慧调控能力,着力实现业务“四预”;构建网络安全体系,保障网络和数据安全;理清数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程的关系,提升整体效能。 展开更多

关键词 数字孪生水网 算据 算法 算力 “四预” 网络安全

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基于事件驱动的数字孪生太浦河“四预”业务应用 被引量：3

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作者 戴甦 马媛 吴亚男 《水利发展研究》 2024年第9期28-32,共5页

聚焦太湖流域多目标统筹调度特点,通过多源数据融合汇聚太浦河各类涉水信息,构建符合平原感潮地区特点的太浦河高精度数据底板,优化流域水量水质模型算法,对太浦河防洪及供水业务进行流程再造,建成以事件为驱动的数字孪生太浦河“四预... 聚焦太湖流域多目标统筹调度特点,通过多源数据融合汇聚太浦河各类涉水信息,构建符合平原感潮地区特点的太浦河高精度数据底板,优化流域水量水质模型算法,对太浦河防洪及供水业务进行流程再造,建成以事件为驱动的数字孪生太浦河“四预”业务系统。系统在“梅花”“杜苏芮”等台风防御中对太浦闸不同调度方式下洪水变化过程和淹涝情况进行了预演,发挥了重要支撑作用。在上海市抗咸潮保供水工作中,滚动预报重要断面水量水质,强化补水水质安全预警,确保太浦河上游水源地持续稳定供水。 展开更多

关键词 数字孪生 事件驱动 “四预”业务应用

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数字孪生水网赋能多业务场景应用与实践 被引量：3

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作者 范子武 刘国庆 +1 位作者 杨光 黎东洲 《水利发展研究》 2024年第9期59-66,共8页

目前,水利部数字孪生流域先行先试工作已经接近尾声。数字孪生太湖地区典型水网工程项目作为江苏省4个先行先试项目之一,包括10个子项,各子项综合考虑太湖地区水网纲、目、结特征,以河、湖、库、城市、圩区为主要试点对象。围绕共建共... 目前,水利部数字孪生流域先行先试工作已经接近尾声。数字孪生太湖地区典型水网工程项目作为江苏省4个先行先试项目之一,包括10个子项,各子项综合考虑太湖地区水网纲、目、结特征,以河、湖、库、城市、圩区为主要试点对象。围绕共建共享的理念,文章从新形势、新思路、新标准、新平台4个方面阐述了数字孪生水网赋能多业务场景应用的方式,包括太湖流域“点—线—面”融合的多层级数据底板、江苏省太湖地区精细化河网模型及服务、“2+N”多场景“四预”业务应用,相关建设成果能够为江苏数字孪生水利建设提供经验,有效支撑未来我国智慧水利体系建设。 展开更多

关键词 数字孪生水网 数据底板 模型服务 太湖地区 “四预”系统

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城市洪涝灾害预警预报及应急响应平台构建 被引量：1

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作者 王洁瑜 郭园 +3 位作者 刘园 候精明 张群 杨炘 《西北水电》 2024年第3期1-8,共8页

随着城市防涝和安全治理要求的提升,洪涝风险管理日趋精细化,要求城市在面对突发洪涝事件时能快速响应,而现有的城市洪涝管理系统的信息化和智能化对洪涝灾害防御的支撑力度不够,进一步影响防汛响应工作效率。因此,基于数字孪生、智能... 随着城市防涝和安全治理要求的提升,洪涝风险管理日趋精细化,要求城市在面对突发洪涝事件时能快速响应,而现有的城市洪涝管理系统的信息化和智能化对洪涝灾害防御的支撑力度不够,进一步影响防汛响应工作效率。因此,基于数字孪生、智能模型、物联网、大数据等技术,将“监测感知-模型计算-风险评估-预警匹配-洪涝推演-预案管理-响应调度”为核心技术路线,构建面向数字孪生“四预”的城市洪涝灾害预报预警及应急管理平台。应用结果表明:洪涝预报效率在不同工况下可提速23.88~158.72倍、计算精度提高9.56~19.55倍;提出了“降雨预报+洪涝预警+洪涝演进+调度预案”的全链条智能化城市防洪安全保障体系,洪涝预报及调度响应效率提升400倍,实现了精准预测,提升了调度指挥能力,降低洪涝灾害带来的损失。 展开更多

关键词 洪涝风险 预警 预报 数字孪生

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基于水安全的涢水流域数字孪生系统应用研究

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作者 李俊辉 李俊峰 +1 位作者 马红兵 朱清淞 《水电与新能源》 2024年第10期31-34,共4页

为了提高涢水流域洪涝灾害防御及综合监管能力,结合数字孪生流域建设要求,通过构建流域L1、L2、L3级数据底板、水利和水文专业模型平台及基于专业与数据融合的知识平台,形成流域洪涝灾害防御“四预”业务系统;同时通过对流域管理现状及... 为了提高涢水流域洪涝灾害防御及综合监管能力,结合数字孪生流域建设要求,通过构建流域L1、L2、L3级数据底板、水利和水文专业模型平台及基于专业与数据融合的知识平台,形成流域洪涝灾害防御“四预”业务系统;同时通过对流域管理现状及管理需求的梳理,形成流域河库智能监管系统。该系统的应用能够全面提升涢水流域洪涝灾害防御及河库监管的现代化、智能化水平,为流域系统治理数字孪生平台建设提供参考案例。 展开更多

关键词 数字孪生 涢水流域 “四预”应用 系统治理

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变化环境下城市暴雨洪涝灾害应对机制 被引量：24

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作者 姜仁贵 王思敏 +3 位作者 解建仓 赵勇 朱记伟 梁骥超 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS 北大核心 2022年第1期102-109,共8页

遵循以防为主的防灾减灾救灾理念,提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括:基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多... 遵循以防为主的防灾减灾救灾理念,提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括:基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括:城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。 展开更多

关键词 情景预估 预测预报 分级预警 应急预案 防洪预演

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面向防洪“四预”的数字孪生流域数据底板建设 被引量：49

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作者 刘业森 刘昌军 +4 位作者 郝苗 宋文龙 曲伟 陈胜 吕娟 《中国防汛抗旱》 2022年第6期6-14,I0003,共10页

加快构建具有“四预”(预报、预警、预演、预案)功能的智慧水利体系,是国家智慧水利建设的明确要求,数据底板是“四预”功能的必要支撑。全国多个智慧水利和数字孪生流域先行先试成功案例,发挥各自数据和技术优势,建设完成相应层级的数... 加快构建具有“四预”(预报、预警、预演、预案)功能的智慧水利体系,是国家智慧水利建设的明确要求,数据底板是“四预”功能的必要支撑。全国多个智慧水利和数字孪生流域先行先试成功案例,发挥各自数据和技术优势,建设完成相应层级的数据底板,为数字孪生流域和防洪“四预”应用提供了支撑。在梳理数据底板相关技术基础上,结合试点工作经验,提出了面向防洪“四预”的数据底板建设框架和主要技术路线,从数据采集整编、多源异构数据汇聚、多维多尺度数据融合、业务信息资源库、底板专题图、专业模型数据标准化、数据资源共享管理平台和可视化技术等方面阐述了主要内容和关键技术路线,探讨了数据底板建设存在的不足和预期,以期为面向防洪“四预”的数字孪生流域数据底板建设提供参考。 展开更多

关键词 防洪 “四预” 数字孪生流域 数据底板 数据治理

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珠江流域水旱灾害防御“四预”系统模型研发及应用 被引量：10

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作者 杨芳 宋利祥 +1 位作者 李旭东 张炜 《中国水利》 2023年第4期10-14,共5页

针对珠江流域水旱灾害特点,探讨了水旱灾害防御“四预”业务应用对水利专业模型的需求,梳理了相应关键科学问题和亟需突破的技术难点。介绍了珠江流域水旱灾害防御“四预”系统中研发的水利专业模型及其应用实例,包括通用性一二维水动... 针对珠江流域水旱灾害特点,探讨了水旱灾害防御“四预”业务应用对水利专业模型的需求,梳理了相应关键科学问题和亟需突破的技术难点。介绍了珠江流域水旱灾害防御“四预”系统中研发的水利专业模型及其应用实例,包括通用性一二维水动力模型HydroMPM、珠江河口及河网区风暴潮模型、三维斜压咸潮模型以及水库群多目标联合调度模型。结合智慧水利建设的深入推进,展望了水利专业模型未来的发展方向。 展开更多

关键词 珠江 水旱灾害 四预 水利专业模型

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以数字孪生流域建设为核心 构建具有“四预”功能智慧水利体系 被引量：86

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作者 蔡阳 《中国水利》 2022年第20期2-6,60,共6页

水利部部务会议日前审议通过《数字孪生水网建设技术导则(试行)》,至此数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程等三大水利数字孪生系列顶层设计基本完成。本文介绍了数字孪生流域提出背景,分析了以数字孪生流域为核心建设智慧水... 水利部部务会议日前审议通过《数字孪生水网建设技术导则(试行)》,至此数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程等三大水利数字孪生系列顶层设计基本完成。本文介绍了数字孪生流域提出背景,分析了以数字孪生流域为核心建设智慧水利的必然性,阐述了智慧水利建设总体思路、建设目标和主要任务,提出了实现数字孪生流域共建共享的思考。 展开更多

关键词 数字孪生流域 “四预”功能 智慧水利体系

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城市雨洪管理与系统应对研究进展 被引量：2

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作者 李静思 周伟 王添 《水利与建筑工程学报》 2023年第6期166-171,189,共7页

针对气候变化与城市化的快速发展改变了城市降水径流空间分布格局,增加了城市内涝灾害风险,以及目前机理研究深度与应用研究广度存在的问题,从雨洪形成过程系统剖析城市地表、管网产汇流机制与内涝成因,总结城市雨洪管理的工程措施与非... 针对气候变化与城市化的快速发展改变了城市降水径流空间分布格局,增加了城市内涝灾害风险,以及目前机理研究深度与应用研究广度存在的问题,从雨洪形成过程系统剖析城市地表、管网产汇流机制与内涝成因,总结城市雨洪管理的工程措施与非工程措施,讨论城市洪涝预报、预警、预演、预案的发展与应用现状。分析结果表明,未来应更深入研究城市产汇流机理及其响应机制,开展考虑城市立体空间的水动力模拟研究,开发更为精细化的内涝模拟模型,发展工程措施与非工程措施相结合的防涝技术,集成预报预警调度为一体的城市雨洪管理智慧化平台,保障城市的水安全。可为深化城市雨洪形成机理的科学认识及采取有效管理手段提供参考。 展开更多

关键词 产汇流 内涝 雨洪管理 四预体系

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数字孪生三峡库区建设关键技术研究 被引量：12

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作者 陈瑜彬 张涛 +1 位作者 牛文静 秦昊 《人民长江》 北大核心 2023年第8期19-24,共6页

数字孪生技术在流域综合管理中的应用仍处于探索阶段,为了推动该技术在水利行业的深入应用,总结了数字孪生三峡库区建设过程中的经验,研究了建设过程中应用的关键技术。通过预报方案体系智建工具、预报调度实时互馈技术、水工程调度规... 数字孪生技术在流域综合管理中的应用仍处于探索阶段,为了推动该技术在水利行业的深入应用,总结了数字孪生三峡库区建设过程中的经验,研究了建设过程中应用的关键技术。通过预报方案体系智建工具、预报调度实时互馈技术、水工程调度规程推理技术、全链条水文智能预报方法等实现了流域智慧模拟预报;提出了基于LBS技术的洪水预报预警信息靶向发布的技术思路,实现发布机构与用户的双向互动智慧化预警服务模式;提出了宏观、中观、微观多尺度,平面二维、立体三维、混合现实全场景的方案分析与展示思想,结合智能化模拟预报、智慧化预警,实现预报调度预演,辅助精准化决策。技术成果在三峡库区防洪安全和淹没影响分析中取得了较好应用效果,可为数字孪生流域建设提供参考借鉴。 展开更多

关键词 数字孪生三峡库区 洪水预报 预警 预演 预案 人工智能

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江西省虎山站“四预”数字孪生系统应用研究

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作者 张飞 王述强 李湾 《海河水利》 2023年第12期91-94,共4页

充分运用已有洪水预报与调度模型,叠加可视化模型、三维仿真技术,用于构建江西省虎山水文站“四预”数字孪生系统。该系统通过实时监测和预报数据,对不同降雨条件下实况或未来的站点附近流域洪水淹没进行分析计算,提升洪水预报、预警工... 充分运用已有洪水预报与调度模型,叠加可视化模型、三维仿真技术,用于构建江西省虎山水文站“四预”数字孪生系统。该系统通过实时监测和预报数据,对不同降雨条件下实况或未来的站点附近流域洪水淹没进行分析计算,提升洪水预报、预警工作的准确性与直观性,增强洪水预警结果的可靠性,降低洪水可能带来的灾害影响;同时,实现水文站及所在流域洪水全过程动态场景模拟与映射,辅助洪水预报与调度决策。 展开更多

关键词 数字孪生 “四预” 洪水模拟 虎山水文站

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