珠三角典型示范區(qū)防洪排澇平臺(tái)框架與功能設(shè)計(jì)

盧健濤，侯貴兵，薛 嬌，李媛媛，陳俊賢

（中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510611）

0 引言

珠江三角洲（以下簡(jiǎn)稱珠三角）流域由西江、北江、東江及三角洲諸河復(fù)合而成，構(gòu)成“三江匯流，八口出海”的水系格局，河網(wǎng)區(qū)河道縱橫交錯(cuò)，水流互相連通，為世界上最復(fù)雜的河網(wǎng)區(qū)之一。河網(wǎng)密集的珠三角經(jīng)多年“聯(lián)圍筑閘”形成相對(duì)獨(dú)立的圩區(qū)，西北江三角洲已建成景豐、樵桑、中順、江新、中珠、佛山大堤等聯(lián)圍，初步形成聯(lián)圍抵御圍外洪水，圍內(nèi)水庫(kù)、閘泵等工程防洪排澇的格局。隨著珠三角城市群規(guī)模不斷擴(kuò)大，圍內(nèi)集中排澇規(guī)模越來越大，流域、區(qū)域、城鎮(zhèn)防洪排澇相互影響且矛盾日益突出。前山河流域中珠聯(lián)圍位于珠三角西江干流磨刀門東岸，上受西江干流洪水威脅，下受臺(tái)風(fēng)暴潮襲擊，洪澇災(zāi)害頻繁且成因復(fù)雜。珠三角示范區(qū)內(nèi)防洪排澇互相影響，上下游、左右岸防洪排澇矛盾突出，治理需求非常迫切，社會(huì)關(guān)注度高，《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》中已明確提出“建設(shè)和完善澳門、珠海、中山等防洪排澇體系，有效解決城市內(nèi)澇問題”，解決好前山河流域的防洪排澇問題，是保障粵港澳大灣區(qū)國(guó)家戰(zhàn)略順利實(shí)施的需要，也是充分體現(xiàn)“一國(guó)兩制”優(yōu)越性的需要[1]。

近年來，依托信息技術(shù)的高速發(fā)展，我國(guó)防洪排澇信息化建設(shè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，行業(yè)內(nèi)水信息采集、水管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，在水資源管理、河湖管理、水工程調(diào)度與運(yùn)行等方面不斷實(shí)踐也取得了顯著成效[2]。構(gòu)建集信息挖掘、風(fēng)險(xiǎn)控制、智能調(diào)度、決策服務(wù)于一體的防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度智能決策支持平臺(tái)，成為提升高度城鎮(zhèn)化地區(qū)洪澇監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急管理能力的最佳途徑。通過融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)與多目標(biāo)多對(duì)象綜合調(diào)度決策技術(shù)，將全面提升防洪排澇信息分析與處理能力，促進(jìn)調(diào)度任務(wù)間的協(xié)同效用，推動(dòng)由人主導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)調(diào)度向計(jì)算機(jī)推送結(jié)合人機(jī)互動(dòng)的智慧調(diào)度轉(zhuǎn)變，提升高度城鎮(zhèn)化地區(qū)防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度管理的現(xiàn)代化、信息化、智能化水平。

為此，基于多源信息快速獲取處理平臺(tái)和云服務(wù)框架，采用水文水動(dòng)力耦合、水工程群聯(lián)合調(diào)度、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，對(duì)珠三角典型示范區(qū)前山河流域中珠聯(lián)圍智慧防洪排澇平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱智慧防洪排澇平臺(tái)）框架和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)調(diào)度一體化和風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估，為珠三角典型示范區(qū)防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度管理提供技術(shù)支持。

1 智慧防洪排澇平臺(tái)需求分析

為提高智慧防洪排澇平臺(tái)在珠三角典型示范區(qū)的洪水預(yù)報(bào)、洪災(zāi)評(píng)估精度，以及洪澇災(zāi)害應(yīng)急調(diào)度時(shí)效性，需深度分析應(yīng)用平臺(tái)研發(fā)所面臨的內(nèi)在需求。內(nèi)在需求主要包含以下幾個(gè)方面：

1）多源數(shù)據(jù)匯集與融合需求。城市內(nèi)澇涉及暴雨洪澇立體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及多部門互聯(lián)互通信息，存在海量、多源、異構(gòu)、冗余等特點(diǎn)，必須構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)資源目錄和多層數(shù)據(jù)體系建設(shè)，初始數(shù)據(jù)入庫(kù)，并通過數(shù)據(jù)融合、同化處理為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[3]。因此智慧防洪排澇平臺(tái)必須滿足多源數(shù)據(jù)匯集與融合需求，提高數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，為城市內(nèi)澇決策計(jì)算提供支撐。

2）實(shí)時(shí)調(diào)度決策支持需求。通常在研究和解決防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度問題時(shí)，涉及水位、排水量、斷面水量等多個(gè)調(diào)度目標(biāo)，多采用最優(yōu)準(zhǔn)則和單一目標(biāo)給出最優(yōu)方案供決策者參考和采用。但這樣的最優(yōu)方案易于失真，不能反映作為約束條件處理的各目標(biāo)之間的利益轉(zhuǎn)換關(guān)系。由于各目標(biāo)之間的不可公度性，多目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果在生成的非劣解集中如何決策又較為復(fù)雜，因此需要解決多目標(biāo)非劣解集的決策優(yōu)選問題，由單純追求 1 個(gè)目標(biāo)最優(yōu)的擇優(yōu)準(zhǔn)則，向復(fù)雜事物固有的多目標(biāo)優(yōu)化滿意準(zhǔn)則轉(zhuǎn)化，提高實(shí)時(shí)調(diào)度的決策能力。

3）多模型調(diào)用與耦合需求。防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度決策支持平臺(tái)涉及到多個(gè)模型、多種應(yīng)用。來自不同系統(tǒng)、應(yīng)用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型也不盡相同的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，面臨著數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)、粒度、完整性等問題，因此需要結(jié)合多模型調(diào)用和互操作協(xié)調(diào)機(jī)制，研究智慧防洪排澇平臺(tái)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)用、批處理、展示等技術(shù)問題，建立模型管理系統(tǒng)對(duì)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理[4]。

4）聯(lián)合調(diào)度智慧化需求。為保證高度城鎮(zhèn)化地區(qū)防洪排澇平臺(tái)保持多年的先進(jìn)性，需要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)在城市內(nèi)澇決策支持系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，提高洪澇信息監(jiān)測(cè)匯集效率，識(shí)別城市洪澇實(shí)時(shí)信息潛在的規(guī)律。利用人工智能技術(shù)結(jié)合水文、市政、運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)等多種科學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)防洪排澇決策方案的智能生成，并形成多方案優(yōu)選的體系，與預(yù)報(bào)預(yù)警有效對(duì)接，能夠提高應(yīng)急決策效率，降低應(yīng)急處置時(shí)間；同時(shí)，加入專家經(jīng)驗(yàn)到?jīng)Q策支持系統(tǒng)，并激發(fā)專家知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)造性思維，推動(dòng)由人主導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)調(diào)度向計(jì)算機(jī)推送結(jié)合人機(jī)互動(dòng)的智慧調(diào)度轉(zhuǎn)變。

2 智慧防洪排澇平臺(tái)總體架構(gòu)

智慧防洪排澇平臺(tái)在模型庫(kù)管理系統(tǒng)和多模型調(diào)用與互操作原理的基礎(chǔ)上，搭建實(shí)時(shí)調(diào)度決策支持系統(tǒng)總體框架。按照“集中管理、統(tǒng)一服務(wù)、靈活配置”的基本原則和設(shè)計(jì)思想，智慧防洪排澇平臺(tái)總體架構(gòu)采用 4 層架構(gòu)設(shè)計(jì)，自下而上分別為感知層（智能感知端）、數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)資源庫(kù)）、支撐層（智慧調(diào)度應(yīng)用支撐平臺(tái)）、應(yīng)用層（智慧應(yīng)用），具體架構(gòu)如圖1 所示。智慧防洪排澇平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是基于 Web 服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)，是一種新型的分布式計(jì)算模型和協(xié)作關(guān)系，有利于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、跨組織的資源協(xié)同共享，可根據(jù)用戶的需求，實(shí)現(xiàn)分散、獨(dú)立的 Web 服務(wù)的無縫自動(dòng)組合[5]。

圖1 智慧防洪排澇平臺(tái)總體架構(gòu)

4 層架構(gòu)具體分析如下：

1）感知層是智慧防洪排澇平臺(tái)的基礎(chǔ)。感知層利用各種感知設(shè)備、技術(shù)手段和方法，采集江河湖泊水系、水利工程設(shè)施、水利管理活動(dòng)三大類水利感知對(duì)象的要素，狀態(tài)，事件信息，這些數(shù)據(jù)和信息分別采用物聯(lián)傳感、導(dǎo)航定位、衛(wèi)星無人機(jī)遙感和音視頻采集及內(nèi)容解析等獲取，經(jīng)過加工處理后，通過骨干網(wǎng)絡(luò)輸送到上層大數(shù)據(jù)中心，為智能應(yīng)用和公共服務(wù)提供必要的數(shù)據(jù)和信息支撐[6]。

2）數(shù)據(jù)層是智慧防洪排澇平臺(tái)的核心。數(shù)據(jù)層采用多源數(shù)據(jù)匯集的方式，基于珠江流域水利大數(shù)據(jù)中心，主要依托 ETL 和網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，提供專業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、第三方監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)源與本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。針對(duì)防洪排澇海量多源數(shù)據(jù)來源分散、存儲(chǔ)方式不同等情況，分門別類地制定數(shù)據(jù)的采集方式和頻次，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)行清洗及標(biāo)準(zhǔn)化，采用開源的分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng) MongoDB 進(jìn)行防洪排澇多源異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)與編碼規(guī)范，結(jié)合已經(jīng)收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將防洪排澇數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)地理、工程管理、歷史和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)庫(kù)劃分為相應(yīng)的基礎(chǔ)地理（矢量、柵格）、涉水工程管理、歷史和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)庫(kù)。

3）支撐層為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供可復(fù)用的基礎(chǔ)和支撐。支撐層包括以下 2 個(gè)支撐平臺(tái)：

a.防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度應(yīng)用支撐平臺(tái)。應(yīng)用支撐平臺(tái)主要包括基礎(chǔ)支撐組件和決策支持平臺(tái)：基礎(chǔ)支撐組件為各類應(yīng)用提供二次開發(fā)、交互封裝、軟件運(yùn)行的組件基礎(chǔ)；決策支持平臺(tái)將各類決策支持方法嵌套進(jìn)防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)，可以根據(jù)決策者的需求，綜合運(yùn)用各類決策支持方法，全方位、多層次地系統(tǒng)認(rèn)知各個(gè)非劣方案的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行更科學(xué)準(zhǔn)確的優(yōu)選。

b.智慧平臺(tái)。智慧平臺(tái)圍繞防洪排澇業(yè)務(wù)需求，開展降雨產(chǎn)流計(jì)算、水動(dòng)力過程計(jì)算、水利工程調(diào)度模擬、洪澇風(fēng)險(xiǎn)模擬、優(yōu)化決策等所需的通用模型，以及數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等算法工具建設(shè)，通過數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)運(yùn)用、業(yè)務(wù)建模、融合分析、規(guī)則應(yīng)用等手段，進(jìn)行調(diào)度決策智能的開發(fā)與能力輸出，支撐防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度的智能應(yīng)用。

4）應(yīng)用層為智慧防洪排澇平臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)層。應(yīng)用層建立在服務(wù)層的基礎(chǔ)之上，依托應(yīng)用支撐平臺(tái)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)洪澇精細(xì)模擬、預(yù)警預(yù)報(bào)、災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估和工程實(shí)時(shí)調(diào)度等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。智慧防洪排澇平臺(tái)基于 WebGIS 環(huán)境構(gòu)建，通過調(diào)用、組合支撐層各相關(guān)組件和訪問數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度的各項(xiàng)功能，最終在 B/S 端進(jìn)行展示。

3 智慧防洪排澇平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

在充分利用珠江流域現(xiàn)有防洪調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)珠江流域防汛抗旱指揮系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行環(huán)境條件和洪澇實(shí)時(shí)調(diào)度決策業(yè)務(wù)等需求，定制側(cè)重于珠三角防洪排澇工程設(shè)施的智慧防洪排澇平臺(tái)，提供珠三角典型示范區(qū)綜合展示、預(yù)警預(yù)報(bào)、洪澇模擬、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和工程調(diào)度等綜合功能。

3.1 綜合展示

3.1.1 防洪排澇調(diào)度一張圖

以流域水利一張圖、珠三角地區(qū)空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，融合河流、重點(diǎn)水庫(kù)、水閘、泵站、堤防等水利工程及相關(guān)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息，共享疊加氣象、水文等部門的業(yè)務(wù)專題圖，建成面向珠三角城市群防洪排澇業(yè)務(wù)主題的防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度一張圖，全面展示水雨情、臺(tái)風(fēng)暴潮等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息及分析預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，整體提升和增強(qiáng)珠三角城市群水安全感知信息服務(wù)能力。

3.1.2 信息綜合查詢

以防洪排澇調(diào)度一張圖為背景，通過多種不同條件的組合，全面展示與珠三角典型示范區(qū)防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度相關(guān)的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)成果，使用戶能方便、快捷、全面地，查找掌握氣象、水文、工情、災(zāi)情等歷史和實(shí)時(shí)信息，并且以統(tǒng)計(jì)圖表和 GIS 圖形等方式展現(xiàn)。支持在移動(dòng)終端進(jìn)行綜合查詢，通過簡(jiǎn)化查詢界面及調(diào)整查詢結(jié)果的展示方式，使用戶能夠隨時(shí)隨地通過移動(dòng)終端設(shè)備訪問系統(tǒng)，查詢自己關(guān)注的水利信息，為管理和決策提供支持。

3.2 預(yù)警預(yù)報(bào)

3.2.1 實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)預(yù)警

依托防洪排澇調(diào)度一張圖空間信息集成平臺(tái)，進(jìn)行珠三角典型示范區(qū)水文、潮汐等常規(guī)實(shí)況監(jiān)測(cè)信息的可視化與告警。展示珠三角示范區(qū)重要控制斷面的來水預(yù)報(bào)，控制目標(biāo)節(jié)點(diǎn)來水量預(yù)測(cè)及三角洲咸情預(yù)報(bào)等信息，根據(jù)設(shè)置的預(yù)報(bào)預(yù)警閾值指標(biāo)，對(duì)超標(biāo)情況進(jìn)行預(yù)警，按照黃色、橙色、紅色3 個(gè)等級(jí)在控制斷面閃爍顯示實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)預(yù)警信號(hào)，為水工程群聯(lián)合調(diào)度提供判斷和決策依據(jù)，以提醒防汛抗旱指揮部門進(jìn)行相應(yīng)操作。

3.2.2 防洪排澇調(diào)度預(yù)警

防洪排澇調(diào)度預(yù)警根據(jù)歷年水庫(kù)、閘泵運(yùn)用特點(diǎn)，按照實(shí)測(cè)和預(yù)報(bào)洪水調(diào)度提醒進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)珠三角已發(fā)生實(shí)測(cè)洪水，系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取水雨情庫(kù)，在河道各控制斷面水位達(dá)到警戒水位時(shí)，對(duì)應(yīng)達(dá)到啟用條件的閘泵閃爍顯示黃色或紅色預(yù)警信號(hào)。當(dāng)預(yù)報(bào)將有洪水發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)通過預(yù)報(bào)方案模擬計(jì)算后，在預(yù)報(bào)河道各控制斷面水位達(dá)到水庫(kù)、閘泵等工程規(guī)劃調(diào)度水位時(shí)，對(duì)達(dá)到啟用條件的閘泵根據(jù)12，24 h 內(nèi)及 24 h 后 3 級(jí)調(diào)度提醒進(jìn)行預(yù)警，閃爍顯示黃色、橙色、紅色 3 級(jí)預(yù)警信號(hào)[7]。

3.3 洪澇模擬

3.3.1 水文模擬

根據(jù)珠江流域產(chǎn)匯流特性模擬需要，新增定制平原區(qū)水文、新安江、TopModel 等水量預(yù)測(cè)模型。依據(jù)實(shí)時(shí)及預(yù)報(bào)的雨水情及工情信息，完成自動(dòng)預(yù)報(bào)計(jì)算，同時(shí)對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行分析、綜合，實(shí)現(xiàn)珠三角典型示范區(qū)的自動(dòng)、交互、模擬試算等預(yù)報(bào)，以及河道洪水演進(jìn)計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)多模型專家交互分析、智能預(yù)報(bào)校正等功能。

3.3.2 水動(dòng)力計(jì)算

通過采用零維調(diào)蓄、一維河網(wǎng)、二維河網(wǎng)、湖泊準(zhǔn)三維管網(wǎng)等水動(dòng)力模型與水文模型進(jìn)行耦合計(jì)算，分析區(qū)域分洪對(duì)河道、管網(wǎng)水位的影響，以及河道、管網(wǎng)水位變化對(duì)城市積水的影響，提高模擬精度和可靠性。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.4.1 動(dòng)態(tài)展示

利用無人機(jī)航測(cè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，借助虛擬地理環(huán)境、BIM、三維 GIS 等信息技術(shù)，構(gòu)建典型區(qū)域虛擬環(huán)境，利用洪水動(dòng)態(tài)時(shí)空模擬推演和成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)影響評(píng)估模型，動(dòng)態(tài)模擬洪峰傳播過程，實(shí)現(xiàn)洪水三維動(dòng)態(tài)建模與繪制，直觀生動(dòng)地展示洪水淹沒過程。

3.4.2 災(zāi)損評(píng)估

結(jié)合淹沒區(qū)內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況，綜合分析評(píng)估洪水影響程度，包括淹沒范圍內(nèi)不同淹沒水深區(qū)域內(nèi)的受淹行政區(qū)、建設(shè)用地、耕地等的面積，以及受影響人口和 GDP 等。在災(zāi)害損失評(píng)估已有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)端流域及區(qū)域?yàn)?zāi)害損失數(shù)據(jù)快速統(tǒng)計(jì)分析及展示。

3.5 工程調(diào)度

3.5.1 實(shí)時(shí)調(diào)度

基于水利工程間的拓?fù)潢P(guān)系，概化水利工程布局，模擬河道各類水利工程在各類來水條件下的蓄放過程。在較小時(shí)間尺度下模擬水利工程針對(duì)不同來水量時(shí)的精細(xì)化調(diào)度過程，包括閘門的啟閉時(shí)間和程度，流域內(nèi)不同的閘門啟閉組合等。

3.5.2 優(yōu)化調(diào)度

基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，在滿足水力、調(diào)度、入流等各種約束條件下，運(yùn)用優(yōu)化算法的尋優(yōu)策略，對(duì)比洪澇模擬模型計(jì)算出的多組閘泵調(diào)度方案的目標(biāo)函數(shù)值，確定各個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)的閘泵群最優(yōu)啟閉組合及開度，使各類水利工程整體的防洪作用和排澇效果達(dá)到最優(yōu)[8]。

3.6 智慧決策

3.6.1 水工程調(diào)度規(guī)則庫(kù)建設(shè)

收集珠三角典型示范區(qū)內(nèi)水工程調(diào)度方案，整理參與防洪排澇調(diào)度的水庫(kù)、河道、涵閘、泵站防洪排澇調(diào)度方案。選取不同的洪水場(chǎng)景（歷史典型、實(shí)時(shí)洪水，或降雨徑流生成的洪水過程），進(jìn)行水工程調(diào)度方案分析、參數(shù)配置，調(diào)度目標(biāo)節(jié)點(diǎn)配置，模型計(jì)算，生成不同的防洪排澇調(diào)度方案成果并將調(diào)度方案電子化，使其結(jié)構(gòu)化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建珠三角典型示范區(qū)防洪排澇調(diào)度規(guī)則庫(kù)。

3.6.2 調(diào)度會(huì)商決策支持

根據(jù)珠三角的洪澇特點(diǎn)，結(jié)合流域雨量、水位、流量、調(diào)度等實(shí)時(shí)信息，以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，構(gòu)建由水工程、河道、目標(biāo)調(diào)度節(jié)點(diǎn)三者組成的動(dòng)態(tài)調(diào)洪模型，采用智能算法，實(shí)現(xiàn)基于多目標(biāo)、多調(diào)度節(jié)點(diǎn)控制的防洪排澇調(diào)度方案推送。同時(shí)提供人機(jī)交互設(shè)置參數(shù)生成調(diào)度方案功能，依據(jù)調(diào)度規(guī)則和專家經(jīng)驗(yàn)，通過人機(jī)交互方式，基于可視化界面操作，設(shè)定防洪工程的運(yùn)用參數(shù)，或在自動(dòng)生成的調(diào)度方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修改水庫(kù)、閘泵等防洪排澇工程的運(yùn)用參數(shù)，完成調(diào)度方案試算，生成 1 個(gè)或多個(gè)防洪工程調(diào)度運(yùn)用方案。在方案的制定過程中，能夠查詢防洪調(diào)度規(guī)則和經(jīng)驗(yàn)、歷史洪水調(diào)度實(shí)例等信息，推選出最適合的流域防洪排澇聯(lián)合調(diào)度方案，為流域、區(qū)域、城鎮(zhèn)協(xié)同決策提供支持。

4 智慧防洪排澇平臺(tái)實(shí)現(xiàn)路徑和流程

基于云平臺(tái)構(gòu)建集洪澇精細(xì)模擬、預(yù)警預(yù)報(bào)、災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估和工程實(shí)時(shí)調(diào)度于一體的智慧防洪排澇平臺(tái)，在珠三角典型區(qū)示范應(yīng)用，提高了示范區(qū)洪水預(yù)報(bào)精度、洪災(zāi)評(píng)估精度和洪澇災(zāi)害應(yīng)急調(diào)度時(shí)效性。具體實(shí)現(xiàn)路徑和流程如下：

1）完成國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析、珠三角典型示范區(qū)調(diào)研與資料收集整理等工作，開展防洪排澇大數(shù)據(jù)匯集方法研究，并解決海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和批處理問題，搭建智慧防洪排澇平臺(tái)基本框架。

2）完成防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度大數(shù)據(jù)匯集方法研究，提出防洪排澇海量多源數(shù)據(jù)融合與挖掘技術(shù)，同時(shí)研究解決多個(gè)異構(gòu)模型間的集成應(yīng)用問題，開始研發(fā)智慧防洪排澇平臺(tái)。

3）完成珠三角典型示范區(qū)智慧防洪排澇平臺(tái)示范應(yīng)用調(diào)研與需求分析，深入研究多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合與挖掘通用算法。

4）研發(fā)基于云服務(wù)的多模型集成技術(shù)，構(gòu)建面向多用戶，基于云平臺(tái)，集信息挖掘、風(fēng)險(xiǎn)控制、智能調(diào)控、決策服務(wù)于一體的智慧防洪排澇平臺(tái)，開展珠三角典型示范區(qū)平臺(tái)定制與部署設(shè)計(jì)。

5）完成防洪排澇海量多源數(shù)據(jù)匯集與融合研究，成功構(gòu)建珠三角典型示范區(qū)智慧防洪排澇平臺(tái)，將其納入珠江流域防汛抗旱指揮系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

珠三角典型示范區(qū)智慧防洪排澇平臺(tái)研究與開發(fā)吸收了珠江水利委員會(huì)防汛體系現(xiàn)有成果，集成暴雨洪澇天-空-地立體監(jiān)測(cè)與多部門互聯(lián)互通等信息，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)各站點(diǎn)和斷面實(shí)時(shí)水雨情的預(yù)警，也通過構(gòu)建重要節(jié)點(diǎn)水文預(yù)報(bào)、河道管網(wǎng)水動(dòng)力學(xué)等模型，生成了洪水預(yù)報(bào)方案，實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)方案基礎(chǔ)上組合調(diào)度后的預(yù)警功能?；谠品?wù)構(gòu)建的智慧防洪排澇平臺(tái)，有效提高了珠三角地區(qū)洪災(zāi)評(píng)估精度和洪澇災(zāi)害應(yīng)急調(diào)度的時(shí)效性，對(duì)推進(jìn)珠三角防洪排澇實(shí)時(shí)調(diào)度管理工作的現(xiàn)代化與決策科學(xué)化，提供了由理論研究到應(yīng)用落地的實(shí)際意義。今后應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化智慧防洪排澇平臺(tái)的框架結(jié)構(gòu)，提升平臺(tái)整體的計(jì)算運(yùn)行速度，同時(shí)加強(qiáng)流域、城市洪澇一體化預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的研究，提高城市內(nèi)澇預(yù)報(bào)精度和決策效率。