数字流域模型原理与关键技术

任务来源：

技术领域：水利信息化

技术来源：中国水利学会成果评价

技术简介

项目面向快速变化环境下的河流治理和水沙灾害防御等迫切需求，聚焦数字孪生流域的瓶颈性难题，从物理机制探索、关键技术研发与工程应用推广等方面开展联合研究与技术攻关，形成了“数字流域模型原理与关键技术”理论与技术体系，成果具有重要的科学意义和实用价值。

主要性能指标

技术特色

1.创建了河流通用树状编码方法和全球河网编码规则，建立了基于30m分辨率DEM数据的全球河网数据库清华Hydro30，揭示了全球9级及以上的139条河流的结构参数特征，解决了全球流域与河流的计算编码问题，实现了流域拓扑结构和高性能并行计算特性的高效耦合。 2.系统建立了物理保真的高分辨率流域水沙数学模型体系，克服了传统模型预设产流机制、高含沙水流物理失真等缺陷，率先实现从河流元流域产流产沙经河网逐级汇流输沙的高含沙水流过程模拟。 3.建立了流域时空双离散、多流域双层并行计算理论，证明了极限加速比及其最小计算资源投入量，实现了基于云计算的模型在线模拟技术和服务，建立了以全球河网树状编码为基础的数字流域模型平台。 4.提出了地面气象站点的空间密度阈值，建立了多源气象数据融合技术，解决了实测资料不足、模型难以驱动的技术难题；开发了模型参数智能自动优化、水沙灾害过程应急预报预警等关键技术工具。

推广情况

项目开创了我国数字流域技术新路径，成果已应用于黄河水沙调控、唐家山堰塞湖灾情处置，并在广东省洪水预报系统、北京市山洪预报系统、中石油油气管线预警系统等平台中实现了在线业务化运行，为流域洪水预报、山洪灾害临灾应急预报和流域水土流失治理、水沙趋势评估等提供了有力地技术支撑。取得了显著的社会经济和环境效益，推广应用前景广阔。

典型案例

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负责人：徐梦珍

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