长江科学院-获奖成果详情长江委科学技术奖

新一代信息技术在流域水资源应急监测与管理中的应用

获奖名称: 新一代信息技术在流域水资源应急监测与管理中的应用
获奖等级: 一等奖
获奖类别: 长江委科学技术奖
授奖单位: 长江水利委员会
完成单位: 长江水利委员会长江科学院、长江水资源保护科学研究所、长江流域水资源保护局
获奖年度: 2019
获奖人员: 陈蓓青、沈定涛、叶松、曹波、张煜、陈文龙、宋丽、黄俊、白凤朋、芦云峰、陈喆、方喻弘、魏思奇、王珺珂、黄晓贞
成果简介:流域水资源突发事件具有特殊性、复杂性、随机性和影响广泛性等特点，近年来呈高发态势。本项目系统、全面地分析了流域水资源突发事件应急管理机制，并结合物联网、3S等新一代信息技术研发了丹江口水环境监测预警示范系统和长江流域水资源应急管理示范系统，为全面提高流域应急管理能力和决策水平提供了理论依据和实践经验。主要开展了如下工作：1、应急管理机制研究通过科学分析应急管理机制构建的总体思路和基本原则，认为应急管理机制作为一个系统，要实现高效、科学的运作，至少应包括制度支撑机制、组织指挥机制、预测预警机制、应急响应机制、科学联动机制、应急保障机制、善后处置机制等。结合流域实际情况，在重点剖析当前流域水资源突发事件应急管理机制建设现状的基础上，分析和研究具有可行性的应急管理的方法、策略，提出了应对水旱灾害和次生水旱灾害、水污染事件等流域水资源突发事件应急管理各项机制的建设框架。2、关键技术研究重点分析了当前流域水资源应急监测立体感知技术，介绍了无人机、无人船、移动测量车和机载LiDAR等空间信息监测手段极其技术原理。针对流域水资源应急监测数据，提出了新的智能化处理方法，包括遥感影像分类技术、车载/机载LiDAR地物信息提取技术等。针对洪水灾害和突发水污染事件两类水资源应急管理事务，提出了数据处理和系统可视化集成算法。3、系统平台研究涉及水文、生态、环境等多个方面，运用“3S”技术、数据库技术及网络技术构建各类本底数据库；运用河流动力学及水污染数学模型构建系统专业服务平台，实时计算分析污染水体的运移特征；运用三维仿真及虚拟现实等高新技术，开展污染水体扩散仿真模拟，构建三维可视化平台，获取响应参数，初步形成较为完整的应急响应系统，具有较强的实用性。建设丹江口库区水环境监测预警系统和长江流域水资源应急管理系统不仅可科学管理丹江口库区和长江流域的水资源环境，应对各种突发性的水污染问题，还可为其它流域水质综合管理提供宝贵的经验。4、项目实践研究基于无人船立体感知技术，开展了青海高原水下地形测量工作，提取了库赛湖水下地形，取得了较好的成果。基于遥感和GIS信息处理方法，开展了唐家山堰塞湖特征信息提取，对堰塞湖堰塞体几何特征、堆积体体积测算等提出了独创性的方法，丰富了流域水资源应急监测数据的智能化处理方法。5、项目取得的主要创新点（1）本项目首次对流域水资源应急管理体制、机制以及应急能力建设进行了全面系统的研究，并拟订了流域水资源应急管理机制框架。（2）首次对流域水资源应急监测与管理关键技术进行了梳理，对无人机、无人船、移动测量车和机载LiDAR等新型测绘遥感技术在流域水资源应急监测的技术方法进行了分析，提出了一系列的数据处理与模型方法，包括水资源应急监测数据的智能化处理方法、流域洪水灾害模拟与突发性水污染事件河湖水污染模拟方法。（3）针对大型流域水体污染物扩散模型开发取得了实质性的创新突破，建立的水质水量模型能适应各种复杂地形，考虑了动边界问题，可以适应水位涨落造成的计算区域变化，计算不同类型污染物扩散。（4）首次综合集成了水污染模型、3S技术，无线通信技术、计算机网络与传感技术，研发了应用于突发水污染事件的智能应急管理系统，真正实现了依据应急预案与实时水污染时序变化的应急决策支持，并在多个流域、省、县水行政管理部门得到推广应用，取得良好的经济社会效益。