闸坝群水质水量联合调度决策支持内嵌式耦合技术_管理技术_水专项_技术

应用领域：水质水量联合调度多源信息集成、多模型耦合连接和可视化仿真

技术应用形成：; 药剂; 菌剂; 材料; 仪器; 装备; 服务; 其他;

技术成熟度：推广应用; 示范工程; 中试; 推广应用; 产业化; 市场化;

知识产权形式：自主研发/优化集成

技术简介/摘要

一、基本原理

采用客户端/服务器（C/S）架构设计，运行于用户内网环境，基于JAVA平台开发，数据持久层采用Hibernate框架，业务应用层采用Spring框架，客户端程序使用Eclipse for RCP /Plug-in Developers作为开发工具，服务端程序使用MyEclipse Enterprise Workbench作为开发工具，数据库管理软件采用SQL Server，GIS及虚拟现实支撑平台采用Supermap系列软件Java版本。在水文、水质、河道及湖盆地形现状条件下，充分利用GIS、虚拟现实、数据库、多模型耦合和工作流等先进信息技术，呈现实时监测数据，为调度决策提供准确及时的背景信息，建立多种业务流程，耦合集成各类模型，进行河网水系洪水演进、污水迁移的仿真模拟，以反映污水在河流干支流中的运动规律，预测和评估各种水库、闸坝调度方案的对流扩散、稀释和降解效果。

二、工艺流程

主要工艺流程如图所示：

三、关键技术

提出了基于GIS平台与大数据管理的水质水量联合调度多源信息集成技术；

提出了基于模型类抽象和数据库技术的多模型耦合集成技术；

提出了基于虚拟现实的水质水量联合调度可视化与仿真模拟技术；

构建了闸坝群水质水量联合调度决策支持系统。

推广应用案例

应用单位：淮河流域水资源保护局

淮河水质水量联合调度示范工程，选择最具典型代表性淮河支流沙颍河为重点示范区，基于超图GIS平台和虚拟现实技术，将“数据”与“模型”进行有机集成，实现水质水量联合调度多源信息集成、多模型耦合连接和可视化仿真。该示范工程为有效地降低河流水污染发生的概率，提供重要技术支撑平台。示范工程主要包括：

（1）多源信息的采集与数据集成。依靠已有的水文、气象、水质、社会经济用水、排水等信息监测与传输网络，将收集到的不同渠道和不同格式及时空分辨率的“多源”“异构”数据进行深加工和集成管理，其中包括数据的诊断与分析、同化与融合处理等。为实时的水质水量耦合在线模拟与预报、调度和决策，提供高质量的数据支撑。

（2）实时监测系统。通过连接现场的采集设备或其他职能部门的实时监测数据库，实时或准实时获取雨情、水情和水质等监测数据，然后通过内部的数据处理机制对站点的基础信息和实时数据进行融合集成，进而通过多种富可视化手段（2维/3维GIS、图、表和影像等）将其实时呈现给用户，并提供了查询、定位、浏览和分析等交互式数据探索工具。

（3）联合调度多模型耦合集成。基于数据、模型和知识多重驱动的决策支持系统，其核心是综合运用预报模型、调度模型、仿真模型等各类模型为管理部门提供决策支持，利用决策者提供的数据和参数来辅助决策者对于某种状况进行分析。模型作为平台的核心部分，包括支持决策分析的各类计算模型。按功能可分为流域水文模型、河道洪水演进模型、水动力学水质模型、闸坝优化调度模型和风险分析模型等五类模型。模型的耦合集成包括：基本模型对象及封装、模型耦合方式、模型连接方式及交互过程。

（4）联合调度决策及可视化平台。分为时态空间统计可视化、真三维虚拟可视化和动态模拟可视化三类。时态空间统计可视化技术，充分利用GIS基本的可视化功能，应用GIS的空间统计计算功能，管理时间域，从空间维度、时间维度为用户提供不同尺度的统计信息，为用户在时空二维空间内直观、形象地了解水资源与水环境的现状与变化发展情况提供了有效工具。真三维虚拟可视化，利用先进的3D建模技术，构建了水工设施虚拟仿真模型，在三维GIS中植入虚拟现实模型（闸坝、河道等），通过对背景环境（降雨位置、强度和面积、水流速度），以及地形夸张系数等的调节，为用户提供深度视觉体验。动态模拟可视化利用GIS丰富的可视化效果和GIS空间数据库强大的交互能力，通过GIS的运动控制机制和图层渲染机制，实现了水文、水质等模型计算过程在GIS地图上的同步展现。

工艺流程图：