馬建明，喻海軍

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洪水分析軟件IFMS/Urban特點及應用

馬建明，喻海軍

當前，國內(nèi)的洪水分析軟件研發(fā)存在實用性、通用性較差等問題。為彌補行業(yè)短板，中國水利水電科學研究院依托全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目，聯(lián)合南京水利科學研究院、河海大學、山東大學及大連理工大學等單位的專家學者，并與北京航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司和南京慧水軟件科技有限公司合作，聯(lián)合研發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)洪水分析軟件IFMS/Urban。軟件目前已在內(nèi)蒙古呼和浩特市中心城區(qū)、遼寧省大遼河左岸、山東省泗河南片保護區(qū)等20多個洪水風險圖項目中得到應用，并在四川省成都市中心城區(qū)、河北省大陸澤寧晉泊蓄滯洪區(qū)以及湖南省爛泥湖大圈防洪保護區(qū)等多個實時洪水風險圖項目中得到應用。

軟件特點

IFMS/Urban分為兩個產(chǎn)品，即IFMS和IFMS Urban，分別為In teg rated (IWHR) Flood Mode ling System（1D+2D）和In teg rated (IWHR) Urban Flood Modeling System（2D+SWMM），包含復雜水利工程調(diào)度的一維河網(wǎng)引擎、高分辨率二維洪水引擎、快速非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成模塊，集成國內(nèi)外廣泛使用的SWMM管網(wǎng)模型，基于自主研發(fā)的GIS平臺，完成模型前后處理，并實現(xiàn)了一二維耦合以及管網(wǎng)與二維模型耦合，主要特點包括：

（1）先進的內(nèi)核計算引擎：能用于大型河網(wǎng)、山區(qū)陡坡河道、管網(wǎng)水流模擬，激波捕捉高性能二維格式，強大的一二維耦合功能用于漫堤/潰堤洪水模擬以及城市地表與地下管網(wǎng)水流交互，同時還集成了復雜水利工程調(diào)度與控制內(nèi)核。

（2）面向?qū)ο蟮慕Ｋ悸泛蛿?shù)據(jù)管理模式，極大提高了基礎數(shù)據(jù)的復用率和建模的便捷性。

（3）基于DirectX顯示技術(shù)的GIS平臺：采用自主研發(fā)的二維GIS平臺，支持大數(shù)量級數(shù)據(jù)（二維網(wǎng)格、影像、DEM）快速展示查詢，支持GPU加速渲染。

（4）強大的輔助建模工具：提供網(wǎng)格剖分、管網(wǎng)拓撲處理、土地利用提取等功能強大的輔助工具。

軟件框架圖

應用場景

（1）河道、湖泊、近岸水流以及防洪保護區(qū)、蓄滯洪區(qū)洪水模擬分析計算；

（2）城市暴雨內(nèi)澇模擬，雨洪調(diào)蓄設施、海綿城市和排水管網(wǎng)規(guī)劃設計與評估；

（3）防洪規(guī)劃設計河道水面線計算；

（4）河道、蓄滯洪區(qū)建設項目以及城市新建小區(qū)洪水影響評價；

（5）流域/區(qū)域/城市實時洪水風險分析與監(jiān)測預警系統(tǒng)。

風險圖應用案例

四川成都邛崍南河風險圖項目

湖南爛泥湖大圈防洪保護區(qū)洪水風險圖項目

四川成都市中心城區(qū)洪水風險圖

大遼河左岸防洪保護區(qū)風險圖

實時洪水風險圖（管理平臺）案例

四川成都市中心城區(qū)洪水風險圖

精細化模型：考慮城區(qū)55條河道、1.5萬條管道、泵站80座，劃分網(wǎng)格約11萬個。

高效預報：整點自動預報，累計雨量超閾值自動預報，20m in內(nèi)快速計算完成3h暴雨內(nèi)澇，并提供3m in快速計算模式。

未來降雨：整合1km×1km空間分辨率的氣象預報數(shù)據(jù)。

河北大陸澤、寧晉泊蓄滯洪區(qū)洪水風險實時分析系統(tǒng)

高效預報：30m in內(nèi)快速完成蓄滯洪區(qū)近2000km2范圍的7d洪水計算。

考慮因素全面：綜合考慮了蓄滯洪區(qū)內(nèi)大中河道以及分區(qū)滯洪、工程調(diào)度等因素。

預見期長：氣象—水文—水動力全過程耦合模擬。

（作者單位：中國水利水電科學研究院）