一种水灾害防御决策支持系统及方法

摘要

本发明提供了一种水灾害防御决策支持系统及方法，包括以下步骤：S1.根据当前所获得的水灾害信息进行汛情形势分析；S2.根据汛情形式分析结果按照规定的调度规则生成一个或多个调度预案；S3.通过对调度预案进行仿真模拟以评判所述调度预案的防洪成果，输出各调度预案的防洪成果以供决策人员选择；S4.存储决策人员选择的其中一个或多个调度预案，并提取各调度预案的启动条件；S5.实时监测各项数据，在满足调度预案的启动条件后启动相应的调度预案，并将调度任务下发至各相应的应用客户端。本发明提供统一平台用于处理防汛业务，并接入原有的政府应用，与政府原有应用相结合，将原本分散的防汛业务系统进行整合，提供帮助各部门协同防汛的高效工作平台。

说明书

技术领域

本发明属于水灾预防决策技术领域，尤其是涉及一种水灾害防御决策支持系统及方法。

背景技术

现有的水灾害防御系统应用主要包括洪涝灾情信息服务系统、市洪水风险图管理系统、标准化运行管理系统、水旱灾害防御发布系统等，基本覆盖了基层防汛体系管理、水雨情及水利工程运行信息实时监测、灾害预警与上报及工程运行等管理工作。但是存在围绕防汛业务的系统比较分散，数据与应用整合不够，尚未形成洪涝灾害各部门协同的工作平台。并且目前的防汛防台体系对洪水风险预测的时效性不足，对调度决策的支撑能力明显不足。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种水灾害防御决策支持系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种水灾害防御决策方法，包括以下步骤：

S1.根据当前所获得的水灾害信息进行汛情形势分析；

S2.根据汛情形式分析结果按照规定的调度规则生成一个或多个调度预案；

S3.通过对调度预案进行仿真模拟以评判所述调度预案的防洪成果，输出各调度预案的防洪成果以供决策人员选择；

S4.存储决策人员选择的其中一个或多个调度预案，并提取各调度预案的启动条件；

S5.实时监测各项数据，在满足调度预案的启动条件后启动相应的调度预案，并将调度任务下发至各相应的应用客户端。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S1中，所述的水灾害信息包括水情、雨情和工情。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S2中，汛情形式分析结果包括多种发展可能，针对每一种发展可能按照规定的调度规则分别生成一个或多个调度预案。

在上述的水灾害防御决策方法中，每一种发展可能均具有相应的启动条件，且所述的启动条件包括满足降雨量、控制站点水位、控制断面流量和流速中的任意一种或多种的组合。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S2中，每个调度预案包括用于针对河道的洪河道方案预案，针对水闸、泵站、口门的水闸、泵站、口门调度方案预案和针对城市防洪的城市防洪工程调度方案预案中的任意一种或多种的组合。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S3中，对各种调度预案进仿真评判，且调度预案仿真评判包括：

通过获取区域迁徙人口情况和工程运用准备判断调度方案可行性，在可行性条件满足的情况下赋予相应的可行性分数，并执行以下步骤：

获取相应调度预案下防洪工程的运用情况，并依运用情况生成相应的运用分数；

获取相应调度预案下包括控制站水位变化、控制站流量变化、削错峰效果、蓄滞(分)洪量、分洪流量的调度效果，并依调度效果生成相应的效果分数；

向灾情评估系统提交相应调度预案下的受影响区域及可能淹没水面线高程，并接受灾情评估系统返回的人财务损失及对交通城市和重要工矿企业的影响，并依人财务损失和对城市、工矿企业影响生成相应的影响分数；

分别展示各调度预案的前述各项得分和前述各项综合得分供决策人员参考选择。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S4中，决策人员直接选择或进一步手动调整其中一个或多个调度预案，系统对调整后的调度预案重新进行仿真评判，并至少同时显示调整前后调度预案的仿真评判结果。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S5之后还包括：

S6.实时跟踪水雨情、各工程调度运行过程、工程与防洪点实时风险状态，根据洪水发展形式，结合实时风险状态，动态分析调度防洪效果，并依此进行新一轮的调度方案生成。

在上述的水灾害防御决策方法中，在步骤S1中，通过水文动力学模型和洪水预报模型进行汛情形式分析。

一种用于执行上述水灾害防御决策方法的水灾害防御决策支持系统，包括公有云区和专有云区，所述的公有云区包括供互联网用户访问的前端应用，所述的专有云区包括用于与市级原有应用交互的市级数字化平台和用于与县级原有应用交互的县级数字化平台。

本发明的优点在于：提供统一平台用于处理防汛业务，并接入原有的政府应用，与政府原有应用相结合，将原本分散的防汛业务系统进行整合，提供帮助各部门协同防汛的高效工作平台；先根据目前资料数据进行调度预案的制定，然后通过仿真模拟和决策人员的修改选择确定一套针对每一种可能情况的调度预案，然后通过各自的触发条件触发相应调度预案的启动，在未来的任何洪水发展可能情况下都有相应的调度预案能够立即启动，既能够基于最新数据给出最终调度方案，又能够保证抗洪防洪响应速度，保证抗洪防洪效果，最大限度降低水灾害带来的损失。

附图说明

图1为本发明水灾害防御决策支持系统的系统部署架构图

图2是本发明水灾害防御决策支持系统的系统架构图；

图3是本发明水灾害防御决策支持系统中调度成果评价逻辑结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例公开了一种水灾害防御决策支持系统，包括公有云区和专有云区，所述的公有云区包括供互联网用户访问的前端应用，如浙里办、浙政钉等，所述的专有云区包括用于与省/市级原有应用交互的市级数字化平台和用于与县级原有应用交互的县级数字化平台，通过市级数字化平台和县级数字化平台将省、市、县原有的应用接入到本系统，例如原本的省水管理平台统建应用：水资源保障应用、河湖库保护应用、水灾害防御应用、水发展规划应用、水事务监管应用、水政务协同应用和社会公共服务等，其中的社会公共服务包括前面所述的浙里办、浙政钉通过公有云区接入本系统以供大众查询检索抗洪公开信息。

如图2所示，本系统包括有依托省、市、县原本水管理平台水利感知体系和水利历史数据的水利综合数据库，具体有基础数据库、实时监测数据库、业务数据库、空间数据库、数据仓库和元数据库，且基础数据库、实时监测数据库、业务数据库、空间数据库、数据仓库和元数据库通过工程编码建立相互联系的逻辑关系。水利感知体系包括水位监测数据、潮位监测数据、雨量监测数据、流量监测数据和工情监测数据。

具体地，本系统的应用支撑体系包括基础组件、应用支撑和智能应用，基础组件又包括有统一认证组件、统一规则引擎组件和全文检索组件，应用支撑包括有统一地图、监测预警和协同填报，智能应用包括有水文动力学模型、洪水预报模型和工程调度模型。

进一步地，本实施例还公开了基于本系统的水灾害防御决策方法，具体包括以下步骤：

S1.由水文动力学模型和洪水预报模型根据当前所获得的水灾害信息进行汛情形势分析；水灾害信息包括水情、雨情和工情。水情包括控制站点水位、控制断面流量等，雨情包括当前及未来预设时间段内的降雨量等，工情包括水利工程投入情况等。将原本在省、市、县原有原有应用中的汛情分析和洪水预报在在本系统中完成，然后将分析和预报结果发送至相应的应用端，能够统一所有数据，形成洪涝灾害各部门协同的工作平台。

水文动力学模型包括一二维耦合水动力学实时洪水预测模型，分析计算外来河道洪水、城区暴雨内涝洪水淹没风险情况，并将城区等淹没要素以专题图形式进行展示，叠加展示模型计算的地表积水过程；

洪水预报模型包括实时洪水分析和洪水汇流时间、流量估算，实时洪水分析以表格、电子地图、曲线图形等形式实时展现各水位监测点的实时水位信息，并经由系统后台将水位换算成断面流量，并估算洪水到达城区演进时间，以及洪水频率等；洪水汇流时间、流量估算基于曼宁公式、各河段实测断面、比降和糙率数据，计算各个河段洪水演进至城区的汇流时间、频率等参数，选择市防洪重点关注地区，展示洪水到达防洪重点关注地区的时间，对各地区洪水提前预警。

S2.根据汛情形式分析结果按照规定的调度规则生成一个或多个调度预案；调度规则由用户事先确定或由用户和系统事先协同确定，汛情形式分析结果包括多种发展可能，针对每一种发展可能按照规定的调度规则分别生成一个或多个调度预案。

调度预案是在雨、水、工情不甚明朗的情况下，依据采集到的数据对汛情发展的预测或假拟，或依据历史洪水，按照规定的调度规则，通过推理自动生成定性或定量的初期调度方案，主要用于对防洪形势作出判断和增强调度决策的主动性。

并且，每一种发展可能均具有相应的启动条件，且所述的启动条件包括满足降雨量、控制站点水位、控制断面流量和流速中的任意一种或多种的组合。依据目前获得信息(雨情、工情、水情等)可以预测到几种洪水发展可能，如按照当前获得的信息具有两种发展可能，两种发展可能需要不同的调度方案，系统分别为两个发展可能给出了A、B两个调度预案，A方案的启动条件是满足C控制站点水位达到高位值或D控制断面流量达到高速值。随着时间的推移，监测到C控制站点水位持续上升，且在某时刻，该站点水位达到了高位值，则启动A方案。事先依据汛情形式制定多个方案预案，然后在某个或某几个方案预案的启动条件满足情况下启动预案，根据调度预案的方案向相应的客户端发送具体的调度任务，如需要调度E县水泵，则将调度任务发送至E县原有应用，监测调度执行情况和调度效果，其余县、市、省应用均可以在平台中看到调度情况和调度效果。

S3.通过对调度预案进行仿真模拟以评判所述调度预案的防洪成果，输出各调度预案的防洪成果以供决策人员选择；

具体地，如图3所示，调度预案仿真评判包括：

通过获取区域迁徙人口情况和工程运用准备情况判断调度方案可行性，在可行性条件满足的情况下赋予相应的可行性分数，并执行以下步骤：

获取相应调度预案下防洪工程的运用情况，如水库、蓄滞(行) 洪区和分洪水道的运用情况，并依运用情况生成相应的运用分数；

获取相应调度预案下包括控制站水位变化、控制站流量变化、削错峰效果、蓄滞(分)洪量、分洪流量的调度效果，并依调度效果生成相应的效果分数；

向灾情评估系统提交相应调度预案下的受影响区域及可能淹没水面线高程，并接受灾情评估系统返回的人财务损失及对交通城市和重要工矿企业的影响，并依人财务损失和对城市、工矿企业影响生成相应的影响分数；

分别展示各调度预案的前述各项得分和前述各项综合得分供决策人员参考选择。可以按实相加各项评分得到综合评分，这里优选按照各项评分的权重依权重相加得到综合评分。此外，在各项评分的评分过程中，可以按照重点关注水位权重机制、水质变化情况、水量交换权重机制、防洪重点保护对象的权重指标、工程经济性指标等多评价指标分别进行各项分数的仿真计算。权重值可以由决策人员依实际情况进行调整。对各种预案进行仿真评判，综合评价各调度方案的方案实行分数，执行前先进行仿真预判，最大程度上建立合理有效的调度方案。

S4.存储决策人员选择的其中一个或多个调度预案，并提取各调度预案的启动条件；决策人员直接选择或进一步手动调整其中一个或多个调度预案，系统对调整后的调度预案重新进行仿真评判，并至少同时显示调整前后调度预案的仿真评判结果以供决策人员作出最终决策，针对每一种发展可能，决策人员都至少一种调度预案，这样在发生任何一种可能的时候，都有一套针对相应可能的调度预案可供立即执行，保证调度制定效率，提高防抗洪洪响应速度。优选还显示其他综合得分高于被调整后调度预案综合得分的调度预案供决策人员参考。

S5.实时监测各项数据，在满足调度预案的启动条件后启动相应的调度预案，并将调度任务下发至各相应的应用客户端。

因为有不同的洪水发展可能，本方案针对不同的洪水发展可能准备多套预案，然后实时监测各项关键指标，在关键指标满足启动条件后启动相应的调度预案，能够根据监测结果及时作出响应，具有较高的时效性，保障调度决策能力的有效性。

优选地，在步骤S5之后还包括：

S6.实时跟踪水雨情、各工程调度运行过程、工程与防洪点实时风险状态，根据洪水发展形式，结合实时风险状态，动态分析调度防洪效果，并依此进行新一轮的调度方案生成，计时调整调度方案，提高调度相应速度，进而提高防洪防汛能力，最大限度降低水灾害带来的损失。

进一步地，在步骤S2中，每个调度预案可以包括用于针对行红河道的洪河道方案预案，针对水闸、泵站、口门的水闸、泵站、口门调度方案预案和针对城市防洪的城市防洪工程调度方案预案中的任意一种或多种的组合，即一个调度预案可以只有针对水闸、泵站、口门的水闸、泵站、口门调度方案预案，也可以只有针对针对城市防洪的城市防洪工程调度方案，也可以同时包含前述两个调度方案预案。

这里每个预案都有各自对应的启动条件，故需要将用于启动相应预案的关键指标信息进行抽取以用于相应预案的启动判断条件。

河道方案预案：建立主要湖泊、行洪河道相关水闸泵站工程调度方案预案的量化指标体系，根据主要行洪河道、湖泊相关水闸泵站水位流量关系、河道堤防设计资料、水闸泵站工程设计资料、河道指标代表站、上下游相关指标站、区域防洪指标体系等具备实测资料、工程特征资料为代表的调度方案预案指标相关性关系，形成调度方案预案启用的判断条件。

水闸、泵站、口门调度方案预案：建立水闸、泵站、口门调度方案预案量化指标体系，根据南排工程、城防工程、主要圩区的水闸、泵站、口门等水位流量关系、工程设计资料、上下游相关指标站、区域防洪指标体系等具备实测资料、工程特征资料为代表的调度方案预案指标相关性关系，形成调度方案预案启用的判断条件。

城市防洪工程调度方案预案：建立市防洪重点关注区域调度方案预案量化指标体系，根据相关河道、海塘、堤防、水闸泵站等设计资料、指标代表站、上下游相关指标站、区域防洪指标体系等水位流量关系、工程设计资料、上下游相关指标站、区域防洪指标体系等具备实测资料、工程特征资料为代表的调度方案预案指标相关性关系，形成调度方案预案启用的判断条件。

这里将一个调度预案根据调度对象的不同，划分为多种调度方案预案，能够根据调度对象的不同，分别使用启动判断条件，使调度预案的针对性更强，调度效果更好。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。