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水利部防洪抗旱减灾工程技术中心

发布时间: 2018-04-20 来源: 网站群管理

  水利部防洪抗旱减灾工程技术中心成立于2002年1月,依托单位为澳门赌场攻略:科学研究院。

  水利部防洪抗旱减灾工程技术中心定位是以水利部、国家防汛抗旱总指挥部办公室以及流域、省、市各级水利部门和防汛抗旱指挥部门为主要服务对象,为防洪抗旱减灾提供决策科技支持和技术服务,开展科技成果转化和技术交流培训,促进国际交流与合作。

  主要研究方向(或主要科技任务)是围绕我国防洪抗旱减灾工作的实际需要,跟踪国际科技发展前沿,开展重大宏观战略性问题的研究、关键技术开发以及高新技术的推广应用,通过自身的科技创新和引进、消化、吸收国际先进科技成果,为我国防洪抗旱减灾工作提供科学决策依据和强有力的技术支撑,提高我国防洪抗旱减灾的科技水平和综合实力。

  1、山洪灾害监测预警平台

  国家山洪灾害防治平台包括国家山洪灾害监测预警软硬件平台、全国山洪灾害调查评价成果数据库、国家山洪灾害模拟分析及信息服务系统、国家山洪灾害监测预警信息管理及服务系统与山洪灾害气象预警系统等。

(1)、国家山洪灾害监测预警高性能计算平台

  构建了浮点运算能力12.9万亿次/秒的高性能计算集群,为目前全国水利系统性能最优,建设了高可靠存储集群与SAN光纤磁盘阵列等存储设备,裸容量达668TB,可扩展至65PB,建立了虚拟化应用服务器池,已搭建了20余台虚拟服务器。接入了水利、气象专网和互联网等4条专线,建立了与中国资源卫星中心1GB光纤专线,实现了气象、水雨情及高分辨率卫星影像数据的实时接入。基础软件包括Oracle、SqlServer、ArcGIS、Ctrix、GridView软件和MKL、ACML、BLAS、LAPACK等数学库。

   

  (2)、全国山洪灾害调查评价成果数据库

  全国山洪灾害调查评价成果库包括地理空间数据、小流域及下垫面数据、调查评价成果数据,其中,地理空间数据有全国1:5万基础地理信息数据、2.5米分辨率遥感正射影像数据、2.5米分辨率25类土地利用和植被类型数据、土壤类型和质地数据;小流域及下垫面数据为全国53万个小流域基础数据及下垫面参数,基础数据包括75项主要属性和全国全尺度流域水系拓扑关系,下垫面参数部分包括以精细土地利用和土壤质地为基础提取的小流域下渗能力特征和非线性标准化单位线;调查评价成果数据主要包括30个省级和2138个县级工作底图、调查评价成果矢量数据、属性数据、多媒体数据和综合专题图,矢量数据包括52个图层,约4576万个对象,属性数据包括58张表,967个字段,5485万条记录,5.3亿个对象属性,多媒体数据文件1123万个,各类专题图29246幅。总数据量达102TB,基本满足了全国山洪灾害防御数据需求,补充和丰富了全国基础地理信息数据。

   

(3)、国家山洪灾害模拟分析及信息服务系统

  构建了基于标准化单位线的分布式水文模型集群和山洪预警预报分区,包括132个预警预报一级分区和5013个二级分区,覆盖面积784万平方公里。开发了基于高性能计算集群的大规模流域洪水实时连续模拟系统和云服务平台,实现了全国山丘区洪水实时并行模拟、山洪灾害预报预警及灾害风险评估,提供了基于WebGIS和移动互联网全方位监测预警综合服务信息。通过该平台,可每日生成全国多源降水融合数据专题图、流域土壤含水量信息分布专题图,每小时更新全国小流域洪水预警等级分布图,将为全国各级防汛机构和其他行业涉水灾害管理提供预警预报信息服务。

   

(4)、省县级山洪灾害监测预警平台

  开发完成的“中水星球山洪灾害监测预警软件平台V3.0”被北京市经济和信息化委员会认定为软件产品,在水利部推广中心组织的2011年度县级山洪灾害监测预警系统软件测评中获得优秀,推广应用于河南省79个县级平台、12个地市级平台、1个省级平台,取得了显著的经济和社会效益。

   

  

  (5)、国家山洪灾害监测预警信息管理及服务系统

  综合和集成全国29个省和新疆生产建设兵团的2058个县级山洪灾害监测预警平台的基础信息、雨水情监测信息、气象和国土部门的相关信息、预警及响应信息等,支撑国家防办防汛值班会商,实时掌握各地山洪灾害防御动态,进行监测、预警、响应、救援等关键信息的统计和分析,协调推动各级各部门之间的联动和山洪灾害防御决策。

    

(6)、山洪灾害气象预警系统

  根据24h降雨预报数据及前期降雨,利用全国暴雨图集和各地山洪灾害预警指标,综合考虑水文分区、小流域下垫面条件、人口分布及历史山洪灾害情况,建立山洪灾害气象预警模型,在每年汛期每日生成一张全国山洪灾害气象预警等级分布图,在中央电视台新闻联播的天气预报栏目中播出。

   

2、中小河流洪水预警预报平台

  澳门赌场攻略:科学研究院减灾中心研发的具有自主知识产权的省市级中小河流洪水预警预报系统平台,针对中小河流地貌、水文特征多样的特点进行研发,架构灵活、模型丰富,已在江西、陕西等多省份成功开展了业务化应用,主要成果获得了多项奖励和一线预报人员的好评,为防汛工作提供了有力支撑。

  平台取得了四项技术创新:基于B/S与C/S耦合的灵活系统架构,支持在线/离线专家决策系统;集成20余个洪水预报相关模型/模块,支持产汇流及河道演进模型自由组合构建洪水预报方案;率先采用基于异构并行计算(CPU+GPU)加速的洪水预报模型参数全局自动优化;在干旱、半干旱流域实现基于超渗、蓄满、混合产流模型的实时洪水预报业务化应用。

  平台主要技术特点为:支持降雨径流类和相关图类的不同洪水预报方案快速定制;集成20余个专业模型,如新安江、陕北、混合等6种流域产流模型,地貌单位线、滞后演算等4种坡面汇流模型,马斯京根、一维水动力学等3种河道汇流模型;多模型自由组合生成洪水预报方案,高效洪水预报方案定制工具软件;基于自然子流域的小流域自动提取、拆分、合并,自动提取河道长度、马斯京根分段数等流域特征参数;模型参数自动全局优化,支持SCE-UA等智能全局优化算法;基于异构并行计算(CPU+GPU)加速的全局优化算法;基于B/S与C/S架构耦合的在线/离线专家决策系统;提供数据处理、降雨径流相关图制作、单位线分析、退水曲线维护等多种水文实用工具。

  平台相关成果:获批发明/实用新型专利2项、软件著作权3项,获得2016年度水利先进实用技术、水利部科技推广中心洪水预报软件测评(优良,排名第一)。

  典型应用案例:在陕西省118个典型干旱、半干旱流域,江西全省108个主要预报断面均实现了业务化应用。

   

  3、省级预报调度及防汛决策支持平台

  澳门赌场攻略:科学研究院减灾中心在对国内外洪水预报调度及防汛决策支持系统建设充分调研的基础上,设计研发了具有自主知识产权的基于B/S系统架构的省级预报调度及防汛决策支持平台,可实现“实时汛情监视-告警-防洪形势分析-洪水预报-防洪调度-灾情评估-三维仿真-防汛管理”多业务一体化协同,防汛和水文部门分布式应用和同步信息交互,形成多角度、多层次、多架构的综合业务体系。

  平台对我国常用的洪水预报经验方法进行了归纳,建立近20余类的经验方法关系库,实现了多变量相关关系的构建;模型参数自动优选采用GPU并行加速优化算法,可以设定多个目标函数,并且不用设定迭代次数即可获得最优解,计算效率高;水库调度与洪水预报紧密耦合,实现针对水库、水文站、蓄滞洪区等多对象的调度方案制定、比较和仿真;能够实现灾前、灾中、灾后的快速评估,防汛物资和抢险队伍的路径分析和综合管理,是目前国内技术最先进、功能最齐全的洪水预报调度及防汛决策支持系统平台,在江西、河北等多个省份得到成功应用,为当地防汛提供了及时、科学、有效的技术支持。

  

   

   

   

  4、洪水分析软件

  依托全国重点地区洪水风险图项目,澳门赌场攻略组织研发了自主知识产权的洪水分析软件IFMS(Integrated(IWHR) Flood Modeling System)。开发了包括复杂水利工程调度模拟的一维河网计算引擎,高分辨率二维洪水分析计算引擎、快速非结构网格生成模块,基于自主研发的GIS平台,完成了一维、二维洪水模型和城市管网模型的前后处理集成和开发,实现了一二维耦合以及城市管网与二维模型耦合,适用于模拟常见的各种洪水类型。已经成功应用在20多个洪水风险图项目,涉及防洪保护区、蓄滞洪区、中小河流和城市洪水,并具有广阔的推广应用前景。该款软件成功填补了我国在实用性洪水分析软件产品方面的空白,具备了同国际知名洪水分析软件竞争的实力。

  洪水分析软件竞争的实力。

    

   

   

5、城市内涝预警平台

  城市内涝预警平台基于既具有物理机制、又能满足预警时效性要求的澳门赌场攻略自主知识产权的城市洪涝仿真模型(USFM),融合了水文学降雨径流模型,一维河渠、二维城市保护区水动力学模型和地下管网模型,采用“GSP”(网格+特殊通道)等关键技术反映城市下垫面亚网格结构对行洪的影响,可以对城市暴雨内涝的淹没范围、积水深度、积水时长和水流速度等淹没特征进行快速模拟计算,实现了城市暴雨内涝大范围、快速、高精度仿真模拟。

  城市内涝预警平台集成气象预报的QPE、QPF数据以及实时雨、水、工情等多源数据,采用WebGIS、Flex、数据库等技术进行开发,研发了自动触发、滚动计算、实时预警等功能,实现了分区、分时、分类、分级的城市内涝快速预警预报,在我国北京、上海、济南、佛山等多个城市进行了示范应用。

   

6、旱情遥感监测业务化应用平台

  完成了国家防汛抗旱指挥系统二期工程水利部旱情遥感监测系统建设,开发了适用于全国的旱情遥感监测业务化系统、卫星遥感与地面观测数据融合的区域旱情遥感监测系统和典型水体自动化监测系统,建立了旱情遥感监测业务化应用平台,实现了每周全国旱情监测、逐月典型水体监测,具备区域1-3天旱情监测能力。

  平台具有数据获取、数据管理、数据处理、地表参数反演、水体自动提取、干旱指数计算、土壤含水量反演、旱情等级划分、水体变化分析、旱情统计、产品服务等功能。基于该平台开展了全国、区域、典型水体旱情遥感监测工作,2017年生产了全国32期、区域35期、典型水体21期旱情监测简报,对全国、华北区、东北区及内蒙古自治区的旱情状况进行了动态监测,及时向国家防办报告各地受旱情况,为抗旱管理提供了重要支撑。

   

   

  7、旱情综合监测预警(旱情监测一张图)平台

  传统的从单一指标或单一角度的旱情评估,并不能反映真实旱情。特别是气象上反映有旱,而地面实际无旱。这是因为相同的气候气象条件作用在不同的地形地貌、土地利用、作物类型、土壤类型以及水利工程等各种不同下垫面条件上,呈现的旱情形势截然不同。

  鉴于此,经过多年技术攻关,研发了旱情综合监测预警(旱情监测一张图)平台。利用气象、水文、墒情、遥感等多源信息,综合考虑土地利用、土壤类型、灌溉条件、作物类型、物候情况等下垫面因素,监测评估农业旱情和水域生态旱情。技术核心是针对农作物(雨养区和灌区)、林木、牧草、水域生态等分别构建旱情监测评估模型,特别是考虑了不同作物类型在不同生长阶段的需水特性、不同土壤类型对不同持水保水性能的差别、水利工程等工程措施对抗旱的作用等。整个旱情评估过程采用网格化的分析手段,以网格为单元进行旱情评估,最后将各个网格单元的评估结果汇总成一张图,由此得到区域综合干旱监测图。这种利用大量的微观单元旱情分析结果的组合来反映区域旱情结果的方式,能实现全国、省、市、县旱情监测一张图。

  通过旱情综合监测预警平台,不仅能够反映真实旱情,成为抗旱会商的重要抓手,而且能够凸显水利工程在抗旱过程发挥的巨大效益。目前,旱情综合监测预警平台关键技术已得到了广泛应用,在辽宁省、湖南省、云南省、北京市、济南市等省市建设了相关的抗旱业务应用系统,正协助水利部和国家防办开展“全国旱情监测预警综合平台(旱情监测一张图)建设项目”工作。

   

   

  近五年来平台获国家奖1项,其中,国家科技进步奖一等奖0项,国家科技进步奖二等奖1项(农业旱涝灾害遥感监测技术)。

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