2016年6月14日上午,南京天洑公司与“中水东北勘探设计研究有限责任公司”总工、副总工等40余人就水利水务问题进行了深入的技术交流。主要讨论了大坝溢流,洪水演进,溃坝,船闸振动,鱼道,山洪,泥石流等的仿真分析及智慧水务相关问题。
洪涝和滑坡预报预警研究是平台的核心问题。它包括空间预报和时间预报两个方面。空间预报确定不稳定斜坡所在位置,时间预报是在空间预报的基础上确定洪涝和滑坡可能发生的时间。由于这类问题的复杂性,时间预报至今仍是一个世界性的难题。在这方面,国外的学者做了大量的努力。目前洪涝和滑坡预测模型可分为基于经验概念水文模型和基于物理概念水文模型两大类。这些技术模型的发展,从19世纪中期到现在,大致可分为3代:
第一代模型为经验公式或回归模型,其特点是利用简单的输入,输出直接关系式进行模拟。此类公式使用简单,对输入数据要求低,在充分率定的基础上可以提供较为可靠的结果,但是弱点在于对率定数据要求高,且缺乏可移植性,目前虽然还有大量此类模型在使用,但是由于缺陷突出,已经逐渐被淘汰。
第二代模型可归纳为半经验公式半物理基础模型,其特点是在第一代模型的基础上已经部分采用具有物理基础的公式来模拟自然过程,是目前市场上的常用模型。与第一代模型相比,第二代模型的物理基础更强,因此具有一定的可移植性,而且模拟的准确程度也有了一定提高。其缺点在于还是无法完全脱离经验公式和回归模型,很多时候虽然部分模型使用了物理基础的基本方程,但是求解这些方程的数据却要通过经验公式来获得,极大地影响了模型的计算可靠性。
第三代模型为完全基于物理基础的水文模型,为目前国际水文界的科研最前沿,本平台拟采用的InHM即为此类模型的典型代表。此类模型的特点在于完全使用基本物理定律(如质量守恒、能量守恒、动量守恒定律等)来描述自然过程,因此其模拟的可靠性与前两类模型相比有了本质性的提高。 美国水文界著名学者K. Loague曾在其论文《Simulated effect of a forest road on near-surface hydrologic response: Redux. Earth Surface Processes and Landforms》中指出,利用第三代模型将有效的找出那些实际有灾害风险但被第二代模型认为是安全的区域,从而大大的提高了预警的准确性。
目前国内外的同类产品大部分均使用的是第二代模型,还没有使用第三代模型的洪涝或滑坡预警软件投放市场。所以我们的智能水动力模拟器在这一领域是全球领先的平台。我们的平台系统构成包括数据库子系统、数据采集子系统、GIS子系统、汛情监测子系统、洪水预警子系统、数据维护管理子系统、降雨径流子系统、洪水演进子系统、城市内涝子系统、洪灾评估子系统、人机界面系统。我们的技术原理包括城市内涝分析方法、流域滑坡时空预测方法、计算流体力学核心技术。