馬建明，喻海軍

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洪水分析軟件IFMS/Urban特點(diǎn)及應(yīng)用

馬建明，喻海軍

當(dāng)前，國內(nèi)的洪水分析軟件研發(fā)存在實(shí)用性、通用性較差等問題。為彌補(bǔ)行業(yè)短板，中國水利水電科學(xué)研究院依托全國重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目，聯(lián)合南京水利科學(xué)研究院、河海大學(xué)、山東大學(xué)及大連理工大學(xué)等單位的專家學(xué)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(hù)區(qū)等20多個(gè)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖項(xiàng)目中得到應(yīng)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(hù)區(qū)等多個(gè)實(shí)時(shí)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖項(xiàng)目中得到應(yīng)用。

軟件特點(diǎn)

IFMS/Urban分為兩個(gè)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(fù)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(shí)現(xiàn)了一二維耦合以及管網(wǎng)與二維模型耦合，主要特點(diǎn)包括：

（1）先進(jìn)的內(nèi)核計(jì)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(qiáng)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(shí)還集成了復(fù)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(chǔ)數(shù)據(jù)的復(fù)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(qiáng)大的輔助建模工具：提供網(wǎng)格剖分、管網(wǎng)拓?fù)涮幚?、土地利用提取等功能?qiáng)大的輔助工具。

軟件框架圖

應(yīng)用場景

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

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

（3）防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)河道水面線計(jì)算；

（4）河道、蓄滯洪區(qū)建設(shè)項(xiàng)目以及城市新建小區(qū)洪水影響評價(jià)；

（5）流域/區(qū)域/城市實(shí)時(shí)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

風(fēng)險(xiǎn)圖應(yīng)用案例

四川成都邛崍南河風(fēng)險(xiǎn)圖項(xiàng)目

湖南爛泥湖大圈防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖項(xiàng)目

四川成都市中心城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖

大遼河左岸防洪保護(hù)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)圖

實(shí)時(shí)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖（管理平臺）案例

四川成都市中心城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖

精細(xì)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(gè)。

高效預(yù)報(bào)：整點(diǎn)自動(dòng)預(yù)報(bào)，累計(jì)雨量超閾值自動(dòng)預(yù)報(bào)，20m in內(nèi)快速計(jì)算完成3h暴雨內(nèi)澇，并提供3m in快速計(jì)算模式。

未來降雨：整合1km×1km空間分辨率的氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。

河北大陸澤、寧晉泊蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)

高效預(yù)報(bào)：30m in內(nèi)快速完成蓄滯洪區(qū)近2000km2范圍的7d洪水計(jì)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(yù)見期長：氣象—水文—水動(dòng)力全過程耦合模擬。

（作者單位：中國水利水電科學(xué)研究院）