科技成果——基于多源降雨和CNFF的中小流域洪水预报预警技术
科技成果——小型水库群实时洪水预报技术
科技成果——小型水库群实时洪水预报技术
技术开发单位
河海大学
成果简介
构建了融合遥感影像解译与支持向量机智能学习的地形地貌参数-水库库容定量关系模型，推算了水库资料缺失地区的小型水库库容信息，耦合集成了新安江-水库模型，解决了无小型水库资料或资料短缺的流域洪水预报难题；集成了一种全过程联合校正的洪水预报修正方法，建立雨量站网密度与洪水预报误差分配比例之间的定量关系，基于系统响应理论，实现了输入误差与模型误差的全过程联合校正，显著提升误差修正效果，提高洪水预报精度。
技术特点
该实时洪水预报技术已应用于全国不同地貌区68个流域8176场次的洪水模拟及实时洪水预报，流域面积共计128552km2，共推算了3977个小型水库的库容数据；共有89.3%的流域洪水模拟/预报效果符合《水文情报预报规范》（GBT22482-2008）要求，其中47个流域应用结果很好（即：洪量相对误差和洪峰相对误差均值不超过20%，确定性系数大于0.70的场次比例达到70%以上），约占总流域数的69.12%。
适用范围
适用于流域洪水预报、中长期径流预报、山洪灾害预警、水资源评价、水土保持措施效果评价。
科技成果——山洪灾害在线监测识别预警方法及预警系统
科技成果——山洪灾害在线监测识别预警方法及预警系统技术开发单位
长江水利委员会长江科学院
成果简介
该系统将独立的雨量预警、水位和/或泥位预警、视频预警用系统平台连为一体，并基于小流域山洪防灾预警要求和预警指标分析模型，集成交互式在线山洪监测识别预警方法及系统。
实现实时在线、无线传输、雨量阈值和水位和/或泥位阈值报警、视频监测辨识山洪类型和无人值守等功能。
灾害预报预警快速、准确，将小流域山洪临灾一级警戒预警提高到10-30min。
监测系统使用方便，可远程配置和管理。
实现在各种降雨条件下，同步监测山洪形成、运动和发展以及山洪类型快速判别和预报预警，有效提高小流域保障山洪灾害威胁区域人民生命和财产安全的能力，对小流域山洪防灾避灾具有实用价值。
主要性能指标
1、雨量监测指标：
量筒内径：φ200mm；范围：0.05-10mm；
储水器容量：2000-2500ml；雨量量筒最小分度0.2mm。
2、超声波式水位/泥位监测指标：
非接触式，水位/泥位量程0-40m；
测量精度达到0.25-0.05%。
适用范围
适用于山丘区小流域山洪灾害的监测、识别、及预报预警。
基于分布式模型和多源降水的中小河流洪水预警预报方法
基于分布式模型和多源降水的中小河流洪水预警预报方法一、引言随着气候变化和人类活动的影响，洪水成为当代社会面临的重要自然灾难之一。
中小河流洪水的预警预报是减轻洪灾损失、保卫人民生命财产安全的重要手段之一。
本文将基于分布式模型和多源降水信息，探讨中小河流洪水预警预报的方法和技术。
二、中小河流洪水特点及挑战中小河流洪水与大型河流相比具有水位上涨快、泥沙输移量大、影响范围狭窄等特点。
这就要求洪水预警预报方法需要更高的时间和空间区分率，以更准确地反映洪水的变化过程和影响范围。
然而，中小河流流域通常缺乏匀称连续的观测站点，数据不足成为预报的一个难题。
三、基于分布式模型的预警预报方法分布式模型是用于解决区域性水文问题的重要工具，其通过将流域划分成多个子流域，利用时间和空间上分布的输入数据以模拟流域的水文过程。
在中小河流洪水预警预报中，分布式模型可以提供更精确的洪水信息。
1. 数据采集：建立一个完善的观测网络来获得流域内的水文数据，包括水位、流量、降水、土壤含水量等数据。
通过传感器、遥感和网络监测等手段收集多样化的数据。
2. 模型构建：将流域划分为多个子流域，并利用分布式模型的原理建立水文模型。
流域内的各个子流域之间通过水文过程的动态响应来实现信息交互和共享。
3. 数据预处理：通过降水数据插值、误差修正等方法，对收集的水文数据进行预处理和修正，提高数据的准确度。
4. 模型参数化：利用观测数据对模型进行参数化，确定模型的参数，提高模型的可靠性和准确性。
5. 模型验证：使用观测数据对建立的水文模型进行验证，并对模型进行调整和优化，确保模型的预报能力和可靠性。
6. 洪水预报：利用建立的水文模型，结合降雨预报数据，进行实时的洪水预报。
依据模型的输出结果，对可能受到洪水影响的区域进行预警预报。
四、多源降水信息的应用降水是引发洪水的重要因素之一，而中小河流流域缺乏匀称连续的观测站点的问题使得降水信息的得到面临挑战。
因此，利用多源降水信息（如卫星遥感数据、雷达数据、气象站观测数据等）成为一种重要的补充手段。
科技成果——大数据驱动多过程耦合的流域水情预报关键技术
科技成果——大数据驱动多过程耦合的流域水
情预报关键技术
对应需求流域长期水量预测预警技术
成果简介
该成果以坡面—沟道为基本单元，构建产汇流、产沙输沙等动力学模型，结合基于物理机理的流域分布式水文模型，通过多源降水数据融合和数值天气预报，实现逐月、旬滚动预报，提高中长期预报的精度和实用性适用于中长期水情预报与水电计划制定、短期预报和调度等领域。
技术特点
该成果构建了水利大数据、高精度河网、数字流域模型、水电优化调度的理论体系和多时间尺度、多业务环节的成套技术，研发了大数据驱动的中长期水情预报-发电量预测平台和高精度河网-数字流域模型-短期径流预报系统，支持短期优化调度和洪水预警。
1、基于最小代价搜索算法的高精度河网的提取与编码方法，实现了面向流域尺度径流模拟的大规模流域河网的高效和可靠提取；
2、以坡面-沟道为基本单元，研发了产汇流、产沙输沙等动力学模型，构建了基于物理机理的流域分布式水文模型。
技术水平
发明专利3项，软件著作权2项，青海省科学技术科学进步奖一等奖1项。
应用情况
该成果在凉山州应用，集合海温遥相关模型、时间序列周期分析模型、滑动平均自回归模型、最近邻抽样回归模型，利用海表温度距平和历史径流数据，建立了数据驱动的中长期径流预报模型和组合模型，为发电计划的制定提供了科学依据；在黄河上游梯级水库中长期水情预报系统中应用，为国网青海公司交易中心提供未来1年逐月滚动的入库流量及发电量预估。
已在国网青海电力预测和调度、白水江和安宁河流域水情预报与调度中得到应用，建立了数据驱动的中长期径流预报模型和组合模型，发掘了大桥水库的发电潜力，为发电计划的制定提供了科学依据。
科技成果——流域降水预报服务平台
科技成果——流域降水预报服务平台技术开发单位
中国水利水电科学研究院
成果简介
该平台主要面向流域防洪减灾、兴利调度等业务需求，核心功能主要包括中短期降水预报和中长期降水预报。
中短期降水预报预见期可达7天，中长期降水预报预见期可达6个月。
平台采用了先进的数值预报模型、大数据分析、超级计算等技术，可自动生成全国范围内任意流域的降水预报信息，并充分发挥云服务的优势，大大降低流域精细化降水预报获取门槛。
技术特点
1、中短期降水预报。
可以集合预报形式提供流域面上或具体位置处的降水量预报信息，预见期为1～7天，累计时段包括1、3、6、12和24小时。
2、中长期降水预报。
可以集合预报形式提供流域面雨量预报信息，预见期达到6个月，累计时段包括日、旬、月。
3、平台性能。
可实现云端访问，可支持多用户并发操作，可提供基于Json的微服务接口等。
适用范围
适用于各级水利管理部门、规划设计单位及水利工程运营单位。
科技成果——农村基层多信息联合防汛预警与决策指挥支持技术
科技成果——农村基层多信息联合防汛预警与决策
指挥支持技术
技术开发单位大连理工大学
成果简介
该系统在水雨情处理、防洪形势分析模型、多信息联合预警模型的基础上，利用数据库共享数据的方式进行数据交换，最终将所涉及到的研究内容以模块化的方式进行集成，开发出一套性能稳定、功能丰富、交互性好、可扩展性强的农村基层防汛预报预警与决策指挥支持体系，为管理人员的智能化管理提供强有力的支撑。
主要性能指标
1、实时监测水情、雨情信息，基于预警条件、预警时间以是否接近、达到、超过成灾的临界雨量和水位，自动进行防洪形势的初步分析；根据后台设置自动推送雨量信息、水位信息、预警信息到Web 门户系统。
2、基于防洪形势“一张图”服务对各类信息进行聚合展示和详细查看；基于水利部门所提供的两级预警指标，分析流域内上游降雨强度大小与下游防护对象间的灾害传递关系及累积效应。
3、实现根据实时水雨情信息、预估流量水位、水位预警指标和阈值等，自动进行多信息联合预警，具有数据管理、模型管理、系统管理等功能。
适用范围
适用于县、区级农村基层防汛预警预报与应急管理。
基于分布式模型和多源降水的中小河流洪水预警预报方法
基于分布式模型和多源降水的中小河流洪水预警预报方法基于分布式模型和多源降水的中小河流洪水预警预报方法摘要：中小河流洪水是城市和农村地区常见的自然灾害之一，给人们的生产生活带来了巨大威胁。
为了提高中小河流洪水预警预报的准确性和及时性，本文基于分布式模型和多源降水数据，提出了一种新的中小河流洪水预警预报方法。
1. 引言中小河流洪水的预警预报对于减少洪水灾害的损失具有重要作用。
由于中小河流的特殊性，常规的洪水预警预报方法在如何准确地预测中小河流洪水方面存在一定的局限性。
因此，研究如何利用分布式模型和多源降水数据进行中小河流洪水预警预报，成为当下研究的热点和难点。
2. 分布式模型分布式模型是一种基于物理流域过程的数学模型，能够对地表径流过程进行模拟和预测。
在中小河流洪水预警预报中，采用分布式模型可以更准确地刻画流域内的水文过程和河道流量变化。
分布式模型将流域划分为多个子流域，每个子流域内都建立了水文模型，并通过流域元素间的通道进行信息交换，实现了全流域水文过程的模拟。
3. 多源降水数据降水是引发洪水的主要因素之一，而且往往是导致洪水爆发的关键。
传统的中小河流洪水预警预报方法常常只利用站点观测的降水数据作为输入，但由于站点间距离较远，降水分布的时空不均匀性无法得到很好的反映。
因此，本文采用多源降水数据，包括卫星降水数据、雷达降水数据和站点降水数据，通过数据融合的方法获取了更全面、更准确的降水信息，提高了中小河流洪水预警预报的准确性。
4. 基于分布式模型和多源降水的预报方法本文基于分布式模型和多源降水数据，提出了一种综合预报方法。
具体步骤如下：(1) 利用分布式模型对流域内的水文过程进行建模，包括降雨径流转化、蓄水汇流等过程。
(2) 利用卫星降水数据、雷达降水数据和站点降水数据，通过数据融合的方法得到流域内的降水分布。
(3) 将融合后的降水数据作为输入，驱动分布式模型，预报流域内的径流量和河道水位。
(4) 根据历史资料建立预报模型，将实时预报结果和历史数据进行比对，校正预报结果。
科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术
科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术技术简介该成果基于GPU并行计算、GIS和三维渲染技术，通过一维-二维耦合水动力模型，实现洪水高速模拟、演进淹没过程直观化形象化展示、洪灾损失精细化评估。
自主研发计算引擎，模型适用范围广、计算速度快稳定性强，可根据当前水、雨、工情进行洪水实时预警适用于河流洪水、城市暴雨内涝、堤坝溃决（漫溢）洪水等不同类型洪水模拟与风险评估。
技术特点1、对任意初始场，复杂感潮河网模型可在1个潮周期内快速收敛；2、珠江河口风暴潮潮位模拟误差小于10厘米；面积1500平方千米、30万网格区域15天溃（漫）堤洪水演进过程模拟耗时小于15分钟，比主流商业软件计算速度快5-30倍，洪水风险区海量建筑群地物建模精度小于5厘米；3、30万网格洪水淹没数据像素级渲染耗时小于1秒；4、主研发计算引擎，模型适用范围广、计算速度快稳定性强；5、建立的洪水实时模拟与洪灾动态评估技术体系，可根据当前水、雨、工情进行洪水实时预警，为防汛应急决策、水工程调度等提供技术支撑，进一步提升我国洪灾风险防控能力，降低洪灾损失，保障防洪安全。
知识产权情况发明专利3项，软件著作权3项获奖情况中国大坝工程学会科技进步一等奖1项，中国测绘地理信息学会测绘科技进步奖二等奖1项应用情况从2019年至今，该成果在珠江防总的中顺大围等重点地区洪水风险图编制、典型防洪保护区洪涝灾害实时分析及动态展示、国家防汛抗旱指挥系统二期工程珠江洪灾评估系统等项目中应用，根据当前的水情、雨情工情设置接近实际情况的洪水分析方案，并借助GPU 高性能计算手段，实现洪水淹没和洪灾评估的实时计算分析，为防汛部门提供更为接近实际情况的洪水风险图。
从2020年至今，该成果在珠江防总、松辽委防汛抗旱办公室、广东省三防办、湖北省水利厅水旱灾害防御处、广西区水利厅水旱灾害防御处、海南省水务厅、广西右江水利开发有限责任公司百色分公司、东莞市三防办、河源市三防办、惠州市三防办等10余个防汛业务主管部门中应用。
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科技成果——基于多源降雨和CNFF的中小流域
洪水预报预警技术
技术简介
该成果耦合多源降水融合校正技术、降水动力-统计降尺度技术及小流域非线性产汇流模拟技术，构建中小流域洪水预报模型，实现了中小流域降水-蒸发-产流-汇流-演进全过程精细模拟及洪水预报。
地面站数据异常识别准确率达95%以上，多源降水融合精度比常规方法提高约20%，降水数值预报分辨率可降至1-5公里，洪水预见期可达3天以上。
适用于中小流域洪水预报预警。
技术特点
1、多源降水融合与校正技术。
基于Hampel法、格拉布斯准则、周边站分析和雷达辅助校验等，建立递进式异常站点筛查体系，地面站数据异常识别准确率达95%以上；采用点面最优校正融合法，实现地面站、雷达、卫星等多源降水融合与校正，避免地面站极值雨量被均化，融合精度比常规方法提高20%；
2、公里级降水动力-统计降尺度技术。
基于数值大气模式WRF 实现1°×1°再分析降水动力降尺度，降水分辨率达到10-25公里，通过雷达反射率与径向风同化模式校正降尺度结果；依据地面站资料简化大气动力学方程组，推导局地降水和温/湿/风/压等非线性关系，建立统计降尺度方程组，分辨率降至1-5公里；
3、中小流域洪水预报模型构建与预报。
集成产流模型库、时变分布式单位线技术、洪水演进变参数模型、时空双重离散洪水并行技
术等，构建中小流域洪水预报模型，相关参数基于中国小流域数据集、土壤质地类型数据集等确定，实现分钟、小时和日尺度中小流域产汇流全过程模拟及洪水预报，预报精度达到乙级以上，预见期达到3天以上。
知识产权情况
实用新型专利4项，软件著作权4项
获奖情况
大禹水利科学技术奖一等奖1项，测绘科技进步奖一等奖1项
应用情况
从2018年至今，该成果在福建、吉林、广东等地105个县、856个中小河流中应用，向当地水行政主管部门提供精细化洪水预报和预警服务，为防御“鲇鱼台风”、“20210628”南平等极端暴雨引发的中小流域洪水灾害提供技术支撑。