减灾中心支撑海委永定河数字流域试点建设和“四预”防洪演练

为贯彻落实李国英部长关于智慧流域防洪体系建设的重要指示，扎实做好2021年度海河流域防汛工作，海委于2021年5月19日，开展了2021年永定河洪水防御演练。减灾中心作为本次演练的主要技术支撑单位之一，按照海委的要求，迅速开展工作，组建了50多人的团队，以创新工作模式，成立数据、模型、预案、遥感、系统和联络等多个小组，分组推进并高效协作，充分发挥了减灾中心在数据、技术和人员等方面的优势，在近20天内完成了永定河流域数据测量、三维数字化场景、水文水动力模型构建以及智慧化防汛系统开发等工作，为本次演练顺利进行提供了可靠的技术保障。

一、坚实数据基础，助力永定河数字流域建设

利用减灾中心已有的山洪灾害调查评价数据、风险图数据和多年积累的基础地理信息数据，快速构建了永定河5至13级包含75个属性的数字流域，并建立了涉及18个矢量图层，流域和行政区划双主线的全要素、全拓扑、全编码的数字地图；利用最新遥感影像解析了永定河全流域的自然村、行政村、居民区分布等社会经济数据；接入了全国山洪灾害站点监测数据、实时站点及雷达测雨数据、网格预报数据；这些数据为海委永定河流域智慧防汛系统建设提供了坚实基础。

二、高精度数据采集，构建数字化场景

利用最新遥感影像加工制作了5m分辨率的高精度地形数据，结合1：1万地形图，构建了覆盖永定河泛区640km²最新高精度数字地形图。利用无人机倾斜摄影技术和三维激光扫描技术获取了卢沟桥枢纽、屈家店枢纽等重要工程的1.5cm分辨率倾斜摄影数据和内部设施三维点云数据，制作了相对误差5cm的重点工程实景三维数据模型及BIM模型。

三、自主研发水文水动力学模型，探索智慧化模拟

采用减灾中心自主研发的时空变源混合产流模型、分布式水热平衡动力学洪水预报模型和IFMS水动力学模型，结合GPU-CPU异构并行计算加速技术，建立了从永定河上游至卢沟桥枢纽覆盖4.54万km²的分布式水文模型（涉及3057个子流域单元和7万个计算网格）和卢沟桥枢纽以下至永定新河入海口的二维水动力学模型（14.7万个网格单元），实现了永定河全流域洪水精细化模拟和快速实时预报，初步搭建了永定河流域数字流场。

四、研发永定河智慧化防汛系统，服务四预演练

基于数字孪生流域，整合多源多维多尺度时空数据，研发了永定河流域智慧化防汛系统，形成永定河流域“四预”数字仿真一张图，支撑预报→预警→预演→预案一体化流程仿真。系统集成了监测数据、降雨预报、气象云图、雷达测雨、风场等多源数据；在三维场景中，实现洪水精细化和实时快速模拟以及洪水场景的高效实景化展示；利用信息聚合技术，基于推演结果，自动生成可编辑的预案文稿，并根据预案内容，将调度条件和调度结果在三维场景中进行动态展示。

五、提出海委智慧防汛六个“一”四预模式，支撑智慧水利建设

结合永定河流域洪水特点，提出了“一数一码一孪生，一图一平一流程”的六个“一”的“四预”模式，以“数字孪生、数据循环、场景可视、应用协同、智能模拟、精准防御”为目标，依托全流域数学模拟、全要素数字编码、重点工程数字孪生、可视化数字地图、智能化防汛平台、一体化流程仿真等六大支撑技术，为科学化、系统化、精细化、精准化决策提供全方位支撑。

减灾中心高度重视数字流域建设工作，后续将不断完善数字流域平台，优化流域水文水动力模型，实现洪水“秒级”计算，提高预报预警能力，加强大数据分析和人工智能技术业务化应用，提升防汛智慧化水平，为数字流域智慧化提供解决方案，推动我国数字流域建设。