極目新聞記者 潘錫珩

通訊員 徐琦

武漢市水務科學研究院（以下簡稱“市水科院”）圍繞市水務規(guī)劃咨詢研究，經(jīng)過多年的數(shù)據(jù)積累，形成武漢水空間一張圖平臺，集成5大類50小類約1628個屬性水務自然資源河湖水系與水務設施數(shù)據(jù)，并整合高清遙感、地理測繪等底圖資源，形成水務空間二維數(shù)據(jù)、重點區(qū)域三維數(shù)據(jù)的水空間一張圖體系。依托水空間一張圖，在洪澇模擬、遙感解譯、水質(zhì)模擬等領域進行創(chuàng)新研究，實現(xiàn)了水務“預報、預警、預案、預演”四預的功能基礎。

【資料圖】

洪水預報可實現(xiàn)分鐘級頻次

3月24日，水利部發(fā)布信息稱，我國正式進入汛期，較多年平均入汛日期（4月1日）偏早8天。據(jù)預測，今年汛期區(qū)域性、階段性旱澇重于常年，極端水旱災害事件多發(fā)。

防汛歷來都是武漢“天大的事”，不斷提高防汛預警預報的科學性和準確性，一直是市水科院科研團隊努力的方向。日前記者獲悉，由市水科院研發(fā)的舉水流域洪水實時預報技術已正式投入使用，這將為武漢城市防洪安全再添一道防線。

市水科院規(guī)劃室負責人謝珊介紹，舉水流域位于湖北省東北部，自北向南流經(jīng)麻城、團風等縣市，于武漢市新洲區(qū)匯入長江。舉水干流全長170.4千米，流域面積4055平方千米，是長江的一條重要的跨市域支流。由于武漢位于舉水下游最末端，因此流經(jīng)區(qū)域受到上游來水影響較大。“上游發(fā)生多大的降雨，怎樣影響水位、水量，演進到下游的武漢后，水位、水量又會產(chǎn)生多大變化，可能產(chǎn)生哪些災害？”這些數(shù)據(jù)的預測預報，密度越大越好，精度越高越好。

謝珊表示，此前的預報多為不在線的趨勢預報，而市水科院舉水洪水預報模型采用IFMS軟件，由降雨徑流模塊、一維河網(wǎng)模塊和二維地表漫流模塊耦合而成。降雨徑流模塊采用新安江模型，用于各子流域產(chǎn)匯流模擬計算。

“一維河網(wǎng)模型用于徑流匯入河道之后的演進過程模擬，包括沿程各斷面水位、流量和流速等。二維地漫流模型用于模擬舉水河沿岸邊重點區(qū)域和易淹區(qū)的洪水演進的過程。”謝珊表示，該模型的建立為中小河流的全流域洪水預報提供了基礎，并且為實時預報，最高可實現(xiàn)分鐘級預報。對于風險區(qū)的劃定、人員轉(zhuǎn)移線路的制定、防范預案的編制等，都具有更強的可操作性和指導性。

舉水流域洪水預報主界面

可像查天氣預報一樣查漬水預報

2021年7月20日，河南鄭州那場罕見的特大暴雨和隨之產(chǎn)生的巨大災害，時隔近兩年依然是水務科學家們研究的對象。這場降雨如果發(fā)生在武漢，會導致怎樣的結果？我們應該以怎樣的“底線思維”籌劃各項應對措施？

早在當年“7·20”后不久，市水科院“李敏工作室”團隊就利用計算機數(shù)據(jù)模型，將鄭州那場罕見強降雨“搬”到了武漢，生成了武漢中心城區(qū)“鄭州7·20降雨”淹沒圖，發(fā)現(xiàn)結果并不樂觀，必須進一步完善各類應急預案。

市水科院副院長李敏介紹，他們基于鄭州“7·20”特大暴雨，利用水力模型，對武漢市中心城區(qū)內(nèi)澇風險區(qū)域進行了定量分析，劃分了不同區(qū)域風險等級，對重點防護對象，如醫(yī)院、學校、養(yǎng)老院、地鐵、下穿涵洞、排澇泵站等進行風險識別。

同時，通過對武漢市直排型水系、調(diào)蓄型水系退水過程的分析，來預測調(diào)蓄型湖泊在不同工況下的最高水位與各水系退水時間，最后從標準內(nèi)內(nèi)澇防治體系、超標內(nèi)澇風險應急觸發(fā)條件分析、重點防御措施等方面提出應對極端暴雨內(nèi)澇的策略。

李敏表示，對于普通百姓而言，這項研究也十分有意義。“比如，基于武漢水空間一張圖，我們正在部分區(qū)域開放查詢試點漬澇情況，某個點位淹水的深度、流速、風險等級等信息都可以方便地查詢，就像我們現(xiàn)在查看天氣預報一樣。”

武漢中心城區(qū)模擬“鄭州7·20降雨”淹沒圖

更快捷更精準的流域內(nèi)澇調(diào)度

武漢是著名的百湖之市，市域范圍內(nèi)有大小166個湖泊。市水科院水環(huán)境工程師符韻介紹，江南片區(qū)的城中湖，大多具有調(diào)蓄功能，在汛期面臨強降雨時，這些城中湖預先降低水位，承擔著重要的削峰分流作用。然而，預降水位是個準確性要求很高的技術活，不能簡單憑經(jīng)驗任意調(diào)度。“水位降得少了，可能裝不下雨水，造成漫溢內(nèi)澇。水位降得多了，可能會造成水體藍藻水華暴發(fā)。”

市水科院通過東沙流域內(nèi)澇預警及精細化風險預測技術，能夠為東沙湖流域的防汛排澇提供預報預警數(shù)據(jù)，支撐精細化防汛調(diào)度管理。據(jù)介紹，該技術建模總面積約184.2平方公里，其中東湖匯水區(qū)約112.5平方公里，沙湖匯水區(qū)約6.78平方公里，楊春湖匯水區(qū)約4.02平方公里，其它匯水區(qū)約60.9平方公里。通過采用IFMS/Urban模型，構建東沙湖流域洪澇預報預警模型，經(jīng)過一系列計算，可以精確生成預降水位的時間和高度，為決策提供科學數(shù)據(jù)的支持。

符韻表示，在東沙湖流域洪澇預報預警模型的基礎上，通過采用1米×1米的激光雷達點云數(shù)據(jù)細化了水果湖、茶港片區(qū)的模型。“該模型的構建區(qū)別于城市水系大尺度內(nèi)澇風險的識別，實現(xiàn)了城市敏感區(qū)細化至建筑邊界、道路區(qū)間的內(nèi)澇風險識別技術的突破；并為靜候細化研究坡面流速、漬澇深度組合對于行人、車輛的定量研究提供了數(shù)據(jù)支撐；為漬澇點的精準預防、行泄通道的組織提供了依據(jù)。”

水果湖區(qū)域雨水徑流圖

遙感技術讓填占湖泊行為無所遁形

隨著生態(tài)環(huán)境被擺在越來越重要的位置，湖泊的保護也成為公眾關注的一大焦點。隨著河湖長制的不斷深入推進，官方河湖長聯(lián)手民間河湖長定期開展巡湖，守護良好生態(tài)的同時也保障湖泊岸線不被侵占。

但在遠郊的深山老林內(nèi)，人工巡湖通常很難覆蓋，此時，基于高分辨率遙感的河湖岸線智能分析模型就派上了用場，不但成為無人巡查湖泊的守護者，對于有人巡查的湖泊，也成為河湖長巡湖的得力助手。

市水科院遙感工程師鄧實權介紹，針對深度學習模型在岸線監(jiān)管上應用的限制，基于深度學習模型的遙感影像岸線目標檢測方法，可利用不同時期的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，智能識別河湖庫管理范圍內(nèi)建構筑物及其變化情況，輔助河湖庫岸線管理、違章違法行為監(jiān)測識別、水域空間變化研究等，為提高河湖岸線的高效監(jiān)管提供技術支撐。對于圖像中出現(xiàn)的建筑物、網(wǎng)箱等變化，系統(tǒng)能夠自動識別并分析預警，精準判斷河湖岸線出現(xiàn)的細微變化，并將相關證據(jù)提供給執(zhí)法人員。

水體岸線監(jiān)測模塊

此外，遙感技術還可以提供多尺度、多光譜、多平臺的藍藻水華信息，并反映其時空特征，對分析藍藻水華暴發(fā)規(guī)律具有重要意義，這已在藍藻水華監(jiān)測中得到廣泛應用。

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