钱塘江流域防洪减灾数字化平台建设与应用实践

徐红权，陈振飞，毛肖钰

（1.浙江省钱塘江流域中心，310016，杭州；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，311122，杭州）

钱塘江是浙江省第一大河, 流域面积55 491 km2（浙江省内流域面积44 467 km2），干流长 609 km，涉及浙江省衢州、金华、杭州、绍兴等8 个设区市 43 个县（市、区），人口约 2 500万，区域GDP 约占全省58%，在浙江省经济社会发展中地位突出。 钱塘江流域内降雨时空分布不均，中上游受梅雨控制，河流坡陡流急，洪灾频发；下游河口受风暴潮影响， 属世界三大强涌潮河口之一， 历史上洪潮灾害十分严重； 流域防洪涉及上下游、 左右岸、干支流，防洪管理面广、战线长、内容多、任务重、协同要求高。

贯彻落实习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路和关于防范化解重大风险的重要论述精神， 按照水利部和浙江省委省政府工作部署， 浙江省水利厅2019 年4 月系统梳理分析了新中国成立以来全省八大流域洪涝灾害情况，聚焦防范化解钱塘江流域洪、台、潮重大风险， 利用数字化手段精准提升流域防洪能力， 建设钱塘江流域防洪减灾数字化平台（以下简称“平台”）。

一、现状与问题分析

钱塘江流域防洪减灾工作涉及行业内外不同来源的数据。 平台建设前， 流域缺少统一的数字化平台，区域间、行业间、部门间信息资源共享不足，极大影响了流域防洪管理高效统一； 流域防洪日常管理手段传统、协同性不强、系统性不足，业务处理不少仍处于内部单循环状态，业务协同主要通过线下方式进行，无法满足快速响应、综合决策的要求；业务应用多以展示查询、统计分析、信息服务等功能为主，预测精度不高、预见期不长、预见性不足，无法满足流域精准防洪的管理需求。

二、平台建设方案

1.总体思路

按照“十六字”治水思路及水利部、浙江省委省政府决策部署，围绕流域防洪核心业务，通过建立数据共享和业务协同两大核心模型，以打破数据壁垒为目标，以核心业务协同为主要方法，以模型融合连通为主要手段，运用物联网、云计算、大数据、移动互联网、人工智能等新一代信息技术，开展关键技术攻关，构建水上水下、江内江外、地上地下的数字化流域模型， 建设防洪减灾数字化平台，实现流域防洪的信息动态化、数据集成化、预报精准化、决策科学化、业务协同化， 精准提升流域防洪能力，推动钱塘江流域防御洪潮体系和能力现代化。

2.建设内容

聚焦钱塘江流域防洪，搭建“一库、一图、一平台”框架，建设业务数据库、流域一张图和业务应用平台，开发数字大屏、 移动端应用以及PC 端应用三大终端，实现一站式防洪作业。

（1）水利数据库建设

以水利数据仓为基础，围绕流域防洪减灾相关数据资源，整合流域内水文气象、空间地理、河流水系、水利工程、社会经济等基础数据，统一接收水雨情、工情险情等实时监测数据，汇聚流域预报预测、调度管理、 水利工程抢险支持等业务数据，建设流域业务数据库。

（2）流域一张图建设

以“浙江水利一张图”为基础底图，逐步完善钱塘江流域重要河段三维模型等，实现基础地理、水利专题、涉水建筑等多源数据融合和图属一体化管理， 建设完善具有水利特色、全流域统一的电子地图，为流域水旱灾害防御提供统一地图服务、空间拓扑分析等空间地理支撑。

（3）业务应用平台建设

包括数字规划、治理进展、规划服务、水域监控、水雨情监测、洪潮预报、形势研判、预警发布、联合调度、抢险支持等10 个核心业务应用模块，主要实现流域水雨情监测、防洪决策支持、联合调度管理等领域的数字化。

3.总体架构

充分融合遥感、物联网、大数据、云计算及人工智能等技术，依托“四横三纵”（“四横”分别是业务应用层、应用支撑层、数据资源层和基础设施层；“三纵” 分别是政策制度体系、标准规范体系、组织保障体系）总体框架，以天空地一体化智能感知体系为基础，利用基础设施层、数据资源层和应用支撑层提供的各类资源，聚焦钱塘江流域防洪，着重构建“一库、一图、一平台”，即一个全流域的水利数据库， 一张全要素的流域电子地图，一个涵盖流域规划、防洪、水域监控等全过程闭合的业务平台。

4.业务协同模型

构建业务协同模型，解决防洪减灾流域统筹问题。 深化浙江省“最多跑一次”改革要求，遵循流域治水规律，强化“全流域统一建设、统一部署、统一应用”顶层设计，统筹流域防洪核心业务， 按照流域规划、建设、预报、研判、预警、调度、抢险支持等洪水防御全过程管理开展平台建设。

围绕流域防洪减灾，深化核心业务梳理，量化业务指标清单，细化共享数据清单， 优化事项业务流程，梳理形成数字规划、治理进展、规划服务、水雨情监测、洪潮预报、形势研判、预警发布、联合调度、抢险支持、水域监控等十大核心业务应用模块，21 个单元，33 项事项，71 个指标。 上接水利部智慧水利、省政府大数据中心，下达流域内各级政府部门及重点水管单位， 横向打通省级各部门，深度融入“浙政钉”“浙里办”，建设水利数据中台、业务中台，形成标准协同、用户协同、数据协同、业务协同、监管协同等5 类协同关系（图1），构建流域防洪核心业务流程，实现核心业务厅局间横向协同、 省市县纵向联动，服务流域防洪减灾业务相关的各厅局和部门、流域内省市县三级水利部门、流域内各水工程管理单位和沿江社会民众。

图1 业务协同模型

5.数据共享模型

构建数据共享模型，解决数据共享业务协同问题。 根据需求分析提出的数据清单，进行数据仓部署、存储、调用等研究，实现防洪减灾核心业务数据的协同共享。 按照浙江省政府数据开放共享的管理规定，利用浙江省数字化转型工作协调机制，有效整合厅局之间的信息资源， 打通信息堵点，基于全省统一水利数据仓，建立数据共享模型。

水利数据共享模型按行业不同划分为行业内共享和行业外共享。 对行业外的共享需求，通过省政府公共数据共享交换平台，实现水利厅与其他部门的数据共享；对行业内的共享需求， 基于水利数据共享交换平台，实现省水利数据仓与水利部、市县水利数据仓的共享。 市县水利数据仓数据按要求汇集共享至省水利数据仓，省水利数据仓汇聚全省水利数据资源和水利部共享数据并按需回流数据到市县。

三、主要成果与创新

1.主要成果

2020 年4 月平台上线试运行，经过一个汛期的实战应用，较好达成了预期目标， 实现了流域一站式防洪，赋能了防洪全过程决策，精准提升了防洪能力， 重构了水旱灾害防御格局， 提升了流域防洪减灾的管理、分析与调度决策能力。

（1）实现流域一站式防洪

聚焦防范化解流域洪、台、潮重大风险，集成优化水雨情监测预报、洪水风险图、山洪灾害监测、防汛物资管理等多个业务应用系统， 汇聚行业外地理信息、 气象等和行业内流域水文、河流水系、水利工程、抢险物资等数据， 建成流域防洪数字化应用平台，实现监测、预报、研判、预警、调度、抢险等流域防洪业务全覆盖、 流程全闭环和横向打通省级各部门、 纵向贯通省市县的一站式防洪作业。

（2）赋能防洪全过程决策

围绕监测预警、形势研判、预报调度三大应用场景和精准防洪目标要求， 实现感知数据和工情信息一张图呈现，预报、演进、调度一体化，以及一键查询水雨情、 一键研判防汛形势、一键发出洪水预警、一键拟定最优抢险方案、 一键联合调度计算等快速响应功能， 数字化赋能全过程科学决策为现场专家提供技术支撑， 增强了对突发灾害和潜在危险的快速反应能力， 提升了综合管理水平。

（3）精准提升防洪能力

通过扩大监测范围、 延长预见期、应用大数据技术、计算干流洪水演进、预报调度一体化等多项技术攻关， 实现了历史水文大数据挖掘和高精度洪水预报、 钱塘江河口地区洪台潮情差异化预报、 干流行洪能力分析、 流域复杂水库群联合调度等；运用流域空间地理信息模型、云计算、大数据等技术，实现水雨情监测数据最快5 分钟更新， 扩大流域洪水预报范围， 延长洪水预报预见期至3～7 天， 缩短洪水预警预报制作时间到2 小时以内， 提前24 小时发布山洪灾害预警， 提高河口风暴潮预报及涌潮预报精度， 精准防洪能力得到提升。

（4）重构水旱灾害防御格局

以钱塘江流域防洪减灾数字化平台深化和应用为牵引，围绕“水情旱情监测预警、 水工程调度和防汛抢险技术支撑”三大职能，构建完善水旱灾害防御组织领导、监测预报、方案预案、应急响应、协同联动五个体系， 重构并形成组织有序、 制度有效、 支撑有力的水旱灾害防御新格局。

2.关键技术创新

平台建设过程中项目团队同步开展关键技术研究，解决防洪减灾关键技术问题。 重点研究防范化解流域洪、台、潮重大风险的专业技术模型，充分运用数值模型计算、大数据分析技术，提高预测预报运算速度和精度，延长预见期，优化联合调度，支撑防洪决策和险情处置，减少洪灾损失。

（1）系统集成创新

聚焦防范化解钱塘江流域洪、台、潮、山洪等重大风险，整体规划、系统设计，开展洪潮预报、洪水演进、山洪气象预警、联合调度等核心技术攻关，实现监测、预报、研判、预警、调度、 抢险等业务全覆盖和流程全闭环；平台集洪潮信息实时感知、预测预报及时精准、 洪潮演进三维呈现、防汛形势在线研判、水库调度联合优化、 预警指令一键送达等特点于一体， 将防洪减灾所有业务进行协同融合，实现防洪减灾一站式操作，重要信息一张图呈现， 预警风险一键送达。

（2）技术应用创新

充分运用云计算、大数据、物联网、虚拟仿真等信息技术，实现流域精准防洪。 利用大数据分析，引入欧洲、日本等降雨预报产品，提高预报精确度，延长预见期；融合多学科，形成完整的预测预报、风险评估、防御决策等开发体系，系统优化全域调度效果；优化整合传统的单机水利计算模型，实现云上并行计算；构建水上水下、 江内江外的流域数字化模型，首次在钱塘江流域实现三维综合呈现；通过智能化演算，实现人机交互预报、分析会商、优选发布等功能，提高科学决策能力。

四、应用成效

平台深度融合“浙政钉”，服务于15 万政务用户，贯通流域内8 市及43县（市、区），成为省市县三级业务联动、信息共享的主要渠道。 2020 年平台公共主页访问量大于9 000 人次/月，汛期累计登录超8 万人次，服务1.5 万一线工作人员；通过“浙政钉”、微信公众号、 网站等为12 万人次公众提供钱塘江强涌潮全河段的涌潮滚动预报信息查询服务。 平台在2020 年浙江“长梅”防御期间尤其是新安江洪水防御过程中发挥重要作用，各项功能模块全面应用、全面赋能，实现了防灾减灾效益最大化、暴雨洪水影响最小化。 新安江水库削峰率达到67%， 精准调度得到水利部的全国通报表扬和省委省政府主要领导的肯定。 通过平台实战应用，重构了流域水灾害防御体系， 形成了全过程、全链条、同参与的预报调度一体化作业，大幅度提高了预测预报工作效率，为江河水库错峰精准精细调度、沿江各级政府和部门精准防御部署、人员精准转移提供有力技术支撑。