預(yù)警高效精準(zhǔn) 解密長(zhǎng)江防洪調(diào)度系統(tǒng)的硬實(shí)力

黃齡億 江耘

今年超長(zhǎng)梅雨季期間，貴仁科技創(chuàng)始人桂發(fā)二每天都密切關(guān)注電腦上的長(zhǎng)江防洪調(diào)度系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，能清晰看到整個(gè)長(zhǎng)江流域及其各子流域的氣象、降雨、流量、水位及水庫(kù)蓄水容量等大量水雨情數(shù)據(jù)。

“這一系統(tǒng)被應(yīng)用到了長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局，可以幫助水利部及長(zhǎng)江委的防汛專家們進(jìn)行科學(xué)研判、精準(zhǔn)施策，通過(guò)聯(lián)合調(diào)度水庫(kù)群實(shí)現(xiàn)攔洪削峰，有效減輕洪水危害?！惫鸢l(fā)二告訴筆者。

據(jù)水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)專家介紹，主汛期以來(lái)，長(zhǎng)江流域降雨與常年同期相比明顯偏多，降雨量排名1961年以來(lái)第1位。長(zhǎng)江流域平均降雨量超1998年同期，一些河段洪水最大流量已經(jīng)超過(guò)了當(dāng)年。然而，依托防洪工程的建設(shè)以及精準(zhǔn)預(yù)報(bào)天氣、科學(xué)調(diào)度洪水、合理攔洪削峰等科學(xué)手段，今年長(zhǎng)江中下游的洪水災(zāi)害小于1998年，最大限度地降低了損失。

研發(fā)模擬云平臺(tái)：構(gòu)建精密網(wǎng)格 掌握水的運(yùn)動(dòng)

畢業(yè)于杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的桂發(fā)二，從2009年開(kāi)始了貴仁治水模型云的研發(fā)，期間還得到了水利行業(yè)泰斗、中科院劉昌明院士等多名專家指導(dǎo)幫助。團(tuán)隊(duì)耗時(shí)12年，最終實(shí)現(xiàn)將物理世界的水循環(huán)網(wǎng)格化、數(shù)字化，再用數(shù)學(xué)公式表達(dá)水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，打造出了一套水循環(huán)數(shù)學(xué)模型和建模處理工具。

“這套系統(tǒng)之所以能精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、提供調(diào)度方案，是因?yàn)槲覀兊哪Ｐ驮破脚_(tái)可以在真實(shí)的遙感地圖上，建立二維或三維的場(chǎng)景，自動(dòng)將真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行網(wǎng)格剖分、計(jì)算水體運(yùn)動(dòng)?！惫鸢l(fā)二介紹，一個(gè)三維場(chǎng)景的網(wǎng)格化需要成千上萬(wàn)甚至上億個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格都承載相應(yīng)的對(duì)象，且對(duì)象之間有一定的邏輯關(guān)系、水體在網(wǎng)格間流動(dòng)。

“以杭州濱江為例，幾十平方公里的區(qū)域要用147萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格才能精細(xì)呈現(xiàn)出來(lái)。”桂發(fā)二告訴筆者，根據(jù)網(wǎng)格化降雨預(yù)報(bào)，對(duì)應(yīng)的每個(gè)社區(qū)、街道、路面，會(huì)有多少積水，甚至精確到幾厘米，通過(guò)模型都可以描述、計(jì)算出來(lái)。

據(jù)了解，不僅是防汛抗洪，海綿城市技術(shù)供給、水環(huán)境治理、城市污水處理……從海洋到大江大河到城市，基于貴仁治水模型云平臺(tái)，水循環(huán)數(shù)學(xué)模型技術(shù)在國(guó)內(nèi)成功實(shí)踐的案例已有百余個(gè)。

浙江省水文管理中心黨委副書(shū)記丁伯良表示，貴仁科技推出的治水模型云在浙江省部分防洪信息化系統(tǒng)中得到應(yīng)用，特別在洪水預(yù)報(bào)模型數(shù)字化方面己經(jīng)比較成熟，為洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建提供了便利的工具，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

定制防洪系統(tǒng)：為精準(zhǔn)防汛提供“堅(jiān)強(qiáng)輔助”

“根據(jù)不同地區(qū)的情況，我們還與多個(gè)省份合作研發(fā)了多套洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，為流域及區(qū)域的防汛減災(zāi)發(fā)揮著重要作用。”桂發(fā)二說(shuō)。

6月下旬，在汛情一度嚴(yán)峻的湖南省，長(zhǎng)江中下游突發(fā)大洪水對(duì)洞庭湖形成頂托，減緩了洞庭湖洪水出湖速度，造成洞庭湖水位持續(xù)上漲。更麻煩的是，洞庭湖洪水也對(duì)湘資沅澧四水形成頂托。湖南省則通過(guò)科學(xué)調(diào)度各大水庫(kù)，與三峽水庫(kù)協(xié)同，一道攔洪削峰，盡量避免洞庭湖水系洪水與長(zhǎng)江洪水疊加，為洞庭湖及長(zhǎng)江中下游減壓。

由湖南省水利廳、水文局與貴仁科技合作研發(fā)的湖南四水流域洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)和水文氣象耦合系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。

湖南省水文水資源勘測(cè)中心水情與信息化部部長(zhǎng)江冬青告訴筆者，四水流域洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)可精準(zhǔn)預(yù)報(bào)洪水水位，預(yù)報(bào)員選定氣象參數(shù)模型和計(jì)算模型后，數(shù)秒內(nèi)即可計(jì)算出某河段及其下游地區(qū)短期內(nèi)的洪水變化。

江冬青說(shuō)，通過(guò)運(yùn)用這兩項(xiàng)系統(tǒng)及其他信息化平臺(tái)，可將地區(qū)未來(lái)降雨量以及對(duì)應(yīng)的江河干流、區(qū)域會(huì)發(fā)生的洪水與超警戒水位等數(shù)據(jù)精準(zhǔn)供給防汛部門(mén)用于提前決策，預(yù)見(jiàn)期相較往年大幅度提前，為防汛人員集結(jié)和物資調(diào)度贏得了更多的準(zhǔn)備時(shí)間。

“流域的防洪調(diào)度，洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期尤為重要，預(yù)見(jiàn)期越長(zhǎng)，調(diào)度的靈活性越大。未來(lái)，我們希望通過(guò)貴仁治水模型云平臺(tái)，把天上、地表、地下、管網(wǎng)、河道等地球上的水都管起來(lái)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人水和諧?！惫鸢l(fā)二說(shuō)。