科学防洪，为民造福：打造北江流域防洪联合调度场景应用

北江是珠江流域第二大体系,曾多次遭遇洪水灾害,防洪问题突出。流域强暴雨可笼罩整个流域,加之河流水系呈阔叶脉状分布,洪水汇流集中迅猛,暴涨暴落,平均每年要发生洪水3-4次。

广东省水利厅坚持以人民为中心,坚持求真务实、科学规划、合理布局,在广东数字孪生水利建设中实施了北江流域防洪联合调度场景应用。北江流域防洪联合调度场景应用的使用更好地保障了人民群众的生命财产安全。

图1智慧水利北江流域防洪联合调度系统页面截图

数字孪生:让调洪演算更智能

北江流域防洪联合调度场景应用以流域为主题单元,通过提升北江防洪智能化水平,强化预报、预警、预演、预案四项措施,实现飞来峡、乐昌峡、湾头、锦江、南水等水库群多目标联合调洪演算,以及与芦苞水闸、西南水闸、潖江蓄滞洪区等水工程的联合优化调度,充分发挥北江防洪工程体系整体作用,全面增强流域防洪安全保障能力、提高应对洪水灾害能力。

图2飞来峡三维倾斜摄影模型

该应用以流域水工程洪水预报及防洪调度业务为核心,以操作专业化、计算智能化、模拟展示精细化为导向,在充分整合已有资源的基础上开发了预报调度及相关业务功能,建设水工程联合优化调度业务软件系统,打造数字孪生北江。

应用涉及到的水工程(联合调度对象和防护对象)众多,主要涉及工程包括北江流域大型水库、部分重点中型水库、重要城镇(乐昌、韶关、英德、清远)、堤防工程、蓄滞洪区、芦苞涌和西南涌等。利用大数据平台、水利物联网平台、数字孪生支撑平台的能力,实现监视与预警、流域模拟、防洪调度、水资源调度、水工程安全智能监管、调度会商等6大模块功能。

平台支持:让流域建设更智慧

北江流域防洪联合调度场景应用的成功有“三大关键”。

首先是建设模型库。北江流域水工程联合优化调度涉及流域模拟、防洪风险评估、联合调度计算、风险分析等各项业务,专业模型是实现各类业务计算分析的关键核心。同时为建立模型形成具有在不同决策地方、决策场景下均具有通用支撑能力,需要建设北江流域水工程联合优化调度的专业计算分析模型库,同时建立流域虚拟场景可视化模型库。

其次是建设支撑平台。建设具有水利专业计算模拟分析能力的模型平台;梳理北江流域水工程联合优化调度涉及的调度规则、历史场景模式、专家经验和预案等知识,形成知识平台,用于挖掘智能调度知识;为上层水利业务应用统一提供支撑。平台重点针对未来的流域运行管理过程中涉及水利对象、水利决策计算等环节会发生变化,北江流域对象、模型、业务流等通过“图形化”、“搭积木”的方式管理,能够以非开发的方式、快速调整系统功能内容。另外包括系统联合调度应用的支持服务。

图3调度会商大屏展示页面

最后是开发智慧调度应用。建设“2+N”结构的智慧水利应用体系,以流域防洪体系和水资源管理与调配体系为基础,开发涵盖水工程联合调度(含防洪风险分析与防洪风险评估)、水资源调度、水情预报预警、水工程安全智能监管、联合调度会商等应用,为流域的防洪、水资源及其他重要业务的“四预”(预报、预警、预演、预案)提供科学决策支撑。

民心工程:让防洪决策更科学

北江继去年发生超100年一遇流域性特大洪水后,今年“龙舟水”期间再度发生洪水。北江流域防洪联合调度场景系统利用耦合气象预报和预警信息快速构建洪水预报和调度模型并投入了实战应用,模型预报结果显示乐昌峡水库6月26日5时出现洪峰流量2100立方米每秒的洪水过程,飞来峡水库6月24日2时预报出现洪峰流量为10800立方米每秒的洪水过程。最后监测数据显示飞来峡水库24日0时出现最大入库流量9300立方米每秒,乐昌峡水库于6月26日6时出现洪峰流量为2190立方米每秒的洪水,两座流域控制性工程洪水均实现了成功预报。

结合当时防洪形式和系统提供的精准预报调度成果,防洪决策时能够着眼全流域、全过程防御,并兼顾洪水后供水需求:防洪调度以飞来峡水库为中心,联合调度乐昌峡水库、锦江水库、长湖水库等,在河道行洪安全前提下,以泄为主,预留防洪库容应对后续强降雨;对于流量涨幅不大且纳雨能力强的南水水库、锦潭水库、潭岭水库等供水或灌溉重要大中型水库,在汛限库容以内尽量蓄水保水。

本场洪水中向粤海飞来峡水力发电公司及乐昌峡分公司共发布6份调度通知,乐昌峡水库最大出库流量为1770立方米每秒,削峰率为19%,避免了下游长来镇沿河耕地的淹没损失,实现了乐昌站不超警戒水位的目标,保障了下游乐昌市区河堤的行洪安全,有效减轻了下游乐昌、韶关两市的防洪压力。

经过近一年以来的实战检验,北江流域防洪联合调度场景应用做到了不仅能够有效减少洪水灾害损失,还能够指导广大人民群众在洪水发生前从容地做好防灾减灾准备,是真正的民心工程、安心工程。

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