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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2023年第4期44卷 27-38,46页

作者：冶运涛蒋云钟寇怀忠顾晶晶董甲平黄建雄关昊哲中国水利水电科学研究院北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038 水利部黄河水利委员会河南郑州450003

从数字孪生流域的底层构建逻辑、发展演化路径、成熟度评判准则等方面,将数字孪生理论技术与流域治理管理相结合开展了如下研究:①提出了由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成的数字孪生... 详细信息

从数字孪生流域的底层构建逻辑、发展演化路径、成熟度评判准则等方面,将数字孪生理论技术与流域治理管理相结合开展了如下研究:①提出了由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成的数字孪生流域基础模型;②研究了数字孪生流域演化路径,包括流域数字感知、流域数字映射、流域数字认知、流域数字模型、流域数字投影、流域数字孪生;③研究了数字孪生流域评判准则,包括要素能透彻感知、映射能高度逼真、状态能精准预测、推演能拟实假设、现象能合理解释、虚实能动态交互;④提出了数字孪生流域建设应关注的重点。研究成果可为推动数字孪生流域(水网、水利工程、灌区)的科学建设、有序运行和健康发展提供指导和借鉴。

关键词：数字孪生水利数字孪生流域智慧水利智慧流域数字孪生水网数字孪生水利工程数字孪生灌区

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专栏导言

中国防汛抗旱 2024年第9期34卷 I0007-I0007页

作者：范子武水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院大数据与智慧水利研究中心水工水力学研究所水利部太湖流域水治理重点实验室

为深入贯彻落实习近平总书记关于治水的重要论述精神和网络强国、数字中国国家战略,按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”数字孪生水利建设要求,结合江苏省水利建设特点与现代化发展目标,坚持以数字化、网络化、智能... 详细信息

为深入贯彻落实习近平总书记关于治水的重要论述精神和网络强国、数字中国国家战略,按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”数字孪生水利建设要求,结合江苏省水利建设特点与现代化发展目标,坚持以数字化、网络化、智能化为主线,以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径,推动流域区域片区整体谋划;以物理河湖水系水网为对象,完善信息化基础设施;以预警调度数学模型为核心,开发数字孪生水利平台;以“四预”业务应用为目标,推进“5+5+3”水旱灾害预警调度决策系统建设,助力江苏省打造调控有序的数字孪生水网,南京水利科学研究院成立了大数据与智慧水利研究中心(简称中心),密切跟踪大数据分析、人工智能、智慧城市等领域发展前沿动态,进一步整合在水利、交通、能源等行业领域的专业优势、人才优势、数据优势和平台优势,突出水利工程专业与现代信息技术的深度融合,主动培育“智慧水利”专业方向,推动加快形成科技成果转化与产业化优势。

关键词：大数据分析前沿动态人工智能提升能力平台优势智慧化水旱灾害智慧水利

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特邀主编专栏·江苏数字孪生水利建设

中国防汛抗旱 2024年第9期 12-12页

作者：范子武水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院大数据与智慧水利研究中心水工水力学研究所水利部太湖流域水治理重点实验室

为深入贯彻落实习近平总书记关于治水的重要论述精神和网络强国、数字中国国家战略，按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”数字孪生水利建设要求，结合江苏省水利建设特点与现代化发展目标，坚持以数字化、网络化、智...

为深入贯彻落实习近平总书记关于治水的重要论述精神和网络强国、数字中国国家战略，按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”数字孪生水利建设要求，结合江苏省水利建设特点与现代化发展目标，坚持以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，推动流域区域片区整体谋划；以物理河湖水系水网为对象，完善信息化基础设施；

关键词：

郑州“7·20”特大暴雨内涝成因及灾害防控

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郑州大学学报（工学版） 2023年第2期44卷 38-45页

作者：刘家宏裴羽佳梅超刘昌军中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 北京工业大学城市建设学部北京100124 水利部数字孪生流域重点实验室(筹) 北京100038

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、... 详细信息

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、内涝形成机理与防治途径等开展了大量研究。系统回顾郑州“7·20”特大暴雨城市内涝灾害,梳理了近年来城市内涝及郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害的相关研究和主要成果,解析了郑州“7·20”特大暴雨的重现期、时空分布、形成机理等特性;分析了内涝形成机理与防治途径以及城市排水防涝基础设施、洪涝应急指挥、风险管理和城市规划中存在的主要问题。“7·20”特大暴雨具有极端性和难预测性的特点,其中单日和累积降水均超过历史极值。台风、地形以及“雨岛效应”的耦合影响造成了此次强降水天气过程。“7·20”特大暴雨城市内涝灾害暴露出郑州城区排水防涝基础设施、建设存在明显短板,河道防御体系存在瓶颈,应急设施和管理能力不足等问题。基于上述问题,应适当调整内涝防治标准,增强洪涝风险管理与规划建设管控措施,建设外洪内涝同防控的工程体系,加强城市洪涝智慧调度与应急指挥决策等方面的能力。

关键词：郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害应急管理洪涝协同防控风险管理

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澳门海岸带数字孪生系统构建设想

中国水利 2022年第20期 30-33页

作者：邹海林员安然郭金兰李建庆澳门科技大学水利部数字孪生流域重点实验室中国澳门999078

澳门风暴潮灾害发生频率高、影响范围大,附近海域是我国遭受台风影响最为严重的地区之一,对其进行预测研究有待进一步深入。以数字孪生和智慧海洋为基础,提出澳门海岸带数字孪生系统构建设想,运用数字孪生、大数据、人工智能等新技术,... 详细信息

澳门风暴潮灾害发生频率高、影响范围大,附近海域是我国遭受台风影响最为严重的地区之一,对其进行预测研究有待进一步深入。以数字孪生和智慧海洋为基础,提出澳门海岸带数字孪生系统构建设想,运用数字孪生、大数据、人工智能等新技术,开发适用于澳门的精准化模拟、智慧化决策风暴潮预测系统。

关键词：数字孪生智慧海洋风暴潮澳门

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智慧水利DIS体系构建研究与展望

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2022年第6期20卷 492-496页

作者：蒋云钟刘家宏梅超王浩赵红莉王超中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室(筹) 北京100038 水利部水资源与水生态工程技术研究中心北京100044

智慧水利是水利现代化的重要标志和新阶段水利高质量发展的重要实施路径。落实智慧水利总体方案,有序推进水利“新基建”,构建面向未来的水利基础设施体系是贯彻党中央关于“十四五”发展的决策部署的关键之举。本文提出了以自然水系数... 详细信息

智慧水利是水利现代化的重要标志和新阶段水利高质量发展的重要实施路径。落实智慧水利总体方案,有序推进水利“新基建”,构建面向未来的水利基础设施体系是贯彻党中央关于“十四五”发展的决策部署的关键之举。本文提出了以自然水系数字化(Digitalization)、水利工程智能化(Intelligentialization)、水利管控智慧化(Smartening)为主要内容的智慧水利DIS体系构建思路,并结合不同的应用场景展望了DIS体系建设的关键技术。

关键词：智慧水利新基建水利工程数字化智能化

基于深度学习的河湖岸线“四乱”智能识别技术研究

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水利水电快报 2024年第10期45卷 106-111,123页

作者：魏思奇颜剑陈喆杨青远长江科学院水力学研究所湖北武汉430010 水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室湖北武汉430010 云南省滇中引水工程建设管理局云南昆明650224 湖北汉江王甫洲水力发电有限责任公司湖北襄阳442000 长江科学院空间信息技术应用研究所湖北武汉430010

为进一步提高河湖岸线“四乱”识别效率和精度,首先,建立了海量样本的空天地河湖岸线“四乱”识别库;其次,基于深度学习目标识别理论,采用以“YOLOv5”为代表的“one-stage”模型架构构建了多源多时相河湖岸线“四乱”行为智能识别模型... 详细信息

为进一步提高河湖岸线“四乱”识别效率和精度,首先,建立了海量样本的空天地河湖岸线“四乱”识别库;其次,基于深度学习目标识别理论,采用以“YOLOv5”为代表的“one-stage”模型架构构建了多源多时相河湖岸线“四乱”行为智能识别模型;最后,采用分布式架构训练模型对该模型超参数进行调整优化。选取长江(武汉段)和汉江作为研究区域,利用该模型与SVM,Faster_RCNN,Mask_RCNN,SSD,Center_Net模型进行对比验证。结果表明:该智能模型识别河湖岸线“四乱”的平均精度(mAP_0.5)达70.4%,准确度较高;相比SVM、Faster_RCNN、Mask_RCNN模型,该模型识别效率提升约25%。研究成果可为数字孪生流域建设、河湖岸线智慧化监管提供参考。

关键词：河湖“四乱” 深度学习 YOLOv5 河湖岸线

IBIS-S干涉雷达技术在特大跨径桥梁动态形变规律监测中的应用

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北京测绘 2023年第12期37卷 1585-1589页

作者：张国卿王兵刘志勇刘胜震陈景涛张国建济南市数字孪生与智慧水利重点实验室山东济南250013 山东省水利勘察设计院有限公司山东济南250013 山东省调水工程运行维护中心莱州管理站山东莱州261400 山东建筑大学测绘地理信息学院山东济南250101 自然资源部第一大地测量队陕西西安710054

特大跨径桥梁的建设技术趋于成熟,但是对于特大跨径桥梁的变形规律却有待研究。本文利用干涉测量雷达技术对特大跨径桥梁进行监测,并分析其变形规律。实验以济南黄河凤凰大桥为例,在大桥南岸架设仪器呈水平5°的夹角,并采用20 Hz采样频... 详细信息

特大跨径桥梁的建设技术趋于成熟,但是对于特大跨径桥梁的变形规律却有待研究。本文利用干涉测量雷达技术对特大跨径桥梁进行监测,并分析其变形规律。实验以济南黄河凤凰大桥为例,在大桥南岸架设仪器呈水平5°的夹角,并采用20 Hz采样频率对桥梁的挠度进行监测。实验结果表明:最大形变在监测点位500 m处(跨中),竖向挠度达到了218.67 mm,并呈现出主跨中心形变较大,塔桥位置形变较小的特性,为以后特大跨径桥梁监测提供了思路。

关键词：雷达干涉测量安全监测特大跨径桥梁挠度变形动态监测

数字孪生流域:未来流域治理管理的新基建新范式

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水科学进展 2022年第5期33卷 683-704页

作者：冶运涛蒋云钟梁犁丽赵红莉顾晶晶董甲平曹引段浩中国水利水电科学研究院北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101199

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分,厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础,对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术,开展了以下研究:(1)给出了数字孪生流域的定义,认为数... 详细信息

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分,厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础,对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术,开展了以下研究:(1)给出了数字孪生流域的定义,认为数字孪生流域是以服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式,并辨析了与传统建模仿真的区别。(2)数字孪生流域内涵是通过“由实入虚”、“以虚映实”和“由虚控实”实现物理流域对象的全生命周期管控,特征包括高度保真、演化自治、实时同步、闭环互动和共生进化。(3)数字孪生流域基本模型由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成,其核心能力包括物理流域感知操控、全要素数字化表达、实景可视动态呈现、流域数据融合供给、流域知识融合供给、流域模拟仿真推演及孪生自主学习优化。(4)提出数字孪生流域要解决的关键科学问题和关键技术体系,并从感知网、数据网、知识网、模型网及服务网展望了数字孪生流域发展方向,阐述了数字孪生流域的赋能领域。本文旨在通过数字孪生流域理论新型研究范式为数字孪生流域技术应用落地提供理论指导,对未来智慧流域研究和数字技术在流域治理管理中的应用提供有益的启发与借鉴。

关键词：数字孪生流域智慧水利智慧流域物理流域虚拟流域数字流域元流域