徐紅權(quán)，陳振飛，毛肖鈺

（1.浙江省錢塘江流域中心，310016，杭州；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，311122，杭州）

錢塘江是浙江省第一大河, 流域面積55 491 km2（浙江省內(nèi)流域面積44 467 km2），干流長 609 km，涉及浙江省衢州、金華、杭州、紹興等8 個設區(qū)市 43 個縣（市、區(qū)），人口約 2 500萬，區(qū)域GDP 約占全省58%，在浙江省經(jīng)濟社會發(fā)展中地位突出。 錢塘江流域內(nèi)降雨時空分布不均，中上游受梅雨控制，河流坡陡流急，洪災頻發(fā)；下游河口受風暴潮影響， 屬世界三大強涌潮河口之一， 歷史上洪潮災害十分嚴重； 流域防洪涉及上下游、 左右岸、干支流，防洪管理面廣、戰(zhàn)線長、內(nèi)容多、任務重、協(xié)同要求高。

貫徹落實習近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路和關于防范化解重大風險的重要論述精神， 按照水利部和浙江省委省政府工作部署， 浙江省水利廳2019 年4 月系統(tǒng)梳理分析了新中國成立以來全省八大流域洪澇災害情況，聚焦防范化解錢塘江流域洪、臺、潮重大風險， 利用數(shù)字化手段精準提升流域防洪能力， 建設錢塘江流域防洪減災數(shù)字化平臺（以下簡稱“平臺”）。

一、現(xiàn)狀與問題分析

錢塘江流域防洪減災工作涉及行業(yè)內(nèi)外不同來源的數(shù)據(jù)。 平臺建設前， 流域缺少統(tǒng)一的數(shù)字化平臺，區(qū)域間、行業(yè)間、部門間信息資源共享不足，極大影響了流域防洪管理高效統(tǒng)一； 流域防洪日常管理手段傳統(tǒng)、協(xié)同性不強、系統(tǒng)性不足，業(yè)務處理不少仍處于內(nèi)部單循環(huán)狀態(tài)，業(yè)務協(xié)同主要通過線下方式進行，無法滿足快速響應、綜合決策的要求；業(yè)務應用多以展示查詢、統(tǒng)計分析、信息服務等功能為主，預測精度不高、預見期不長、預見性不足，無法滿足流域精準防洪的管理需求。

二、平臺建設方案

1.總體思路

按照“十六字”治水思路及水利部、浙江省委省政府決策部署，圍繞流域防洪核心業(yè)務，通過建立數(shù)據(jù)共享和業(yè)務協(xié)同兩大核心模型，以打破數(shù)據(jù)壁壘為目標，以核心業(yè)務協(xié)同為主要方法，以模型融合連通為主要手段，運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術，開展關鍵技術攻關，構(gòu)建水上水下、江內(nèi)江外、地上地下的數(shù)字化流域模型， 建設防洪減災數(shù)字化平臺，實現(xiàn)流域防洪的信息動態(tài)化、數(shù)據(jù)集成化、預報精準化、決策科學化、業(yè)務協(xié)同化， 精準提升流域防洪能力，推動錢塘江流域防御洪潮體系和能力現(xiàn)代化。

2.建設內(nèi)容

聚焦錢塘江流域防洪，搭建“一庫、一圖、一平臺”框架，建設業(yè)務數(shù)據(jù)庫、流域一張圖和業(yè)務應用平臺，開發(fā)數(shù)字大屏、 移動端應用以及PC 端應用三大終端，實現(xiàn)一站式防洪作業(yè)。

（1）水利數(shù)據(jù)庫建設

以水利數(shù)據(jù)倉為基礎，圍繞流域防洪減災相關數(shù)據(jù)資源，整合流域內(nèi)水文氣象、空間地理、河流水系、水利工程、社會經(jīng)濟等基礎數(shù)據(jù)，統(tǒng)一接收水雨情、工情險情等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，匯聚流域預報預測、調(diào)度管理、 水利工程搶險支持等業(yè)務數(shù)據(jù)，建設流域業(yè)務數(shù)據(jù)庫。

（2）流域一張圖建設

以“浙江水利一張圖”為基礎底圖，逐步完善錢塘江流域重要河段三維模型等，實現(xiàn)基礎地理、水利專題、涉水建筑等多源數(shù)據(jù)融合和圖屬一體化管理， 建設完善具有水利特色、全流域統(tǒng)一的電子地圖，為流域水旱災害防御提供統(tǒng)一地圖服務、空間拓撲分析等空間地理支撐。

（3）業(yè)務應用平臺建設

包括數(shù)字規(guī)劃、治理進展、規(guī)劃服務、水域監(jiān)控、水雨情監(jiān)測、洪潮預報、形勢研判、預警發(fā)布、聯(lián)合調(diào)度、搶險支持等10 個核心業(yè)務應用模塊，主要實現(xiàn)流域水雨情監(jiān)測、防洪決策支持、聯(lián)合調(diào)度管理等領域的數(shù)字化。

3.總體架構(gòu)

充分融合遙感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算及人工智能等技術，依托“四橫三縱”（“四橫”分別是業(yè)務應用層、應用支撐層、數(shù)據(jù)資源層和基礎設施層；“三縱” 分別是政策制度體系、標準規(guī)范體系、組織保障體系）總體框架，以天空地一體化智能感知體系為基礎，利用基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層和應用支撐層提供的各類資源，聚焦錢塘江流域防洪，著重構(gòu)建“一庫、一圖、一平臺”，即一個全流域的水利數(shù)據(jù)庫， 一張全要素的流域電子地圖，一個涵蓋流域規(guī)劃、防洪、水域監(jiān)控等全過程閉合的業(yè)務平臺。

4.業(yè)務協(xié)同模型

構(gòu)建業(yè)務協(xié)同模型，解決防洪減災流域統(tǒng)籌問題。 深化浙江省“最多跑一次”改革要求，遵循流域治水規(guī)律，強化“全流域統(tǒng)一建設、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一應用”頂層設計，統(tǒng)籌流域防洪核心業(yè)務， 按照流域規(guī)劃、建設、預報、研判、預警、調(diào)度、搶險支持等洪水防御全過程管理開展平臺建設。

圍繞流域防洪減災，深化核心業(yè)務梳理，量化業(yè)務指標清單，細化共享數(shù)據(jù)清單， 優(yōu)化事項業(yè)務流程，梳理形成數(shù)字規(guī)劃、治理進展、規(guī)劃服務、水雨情監(jiān)測、洪潮預報、形勢研判、預警發(fā)布、聯(lián)合調(diào)度、搶險支持、水域監(jiān)控等十大核心業(yè)務應用模塊，21 個單元，33 項事項，71 個指標。 上接水利部智慧水利、省政府大數(shù)據(jù)中心，下達流域內(nèi)各級政府部門及重點水管單位， 橫向打通省級各部門，深度融入“浙政釘”“浙里辦”，建設水利數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務中臺，形成標準協(xié)同、用戶協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同、業(yè)務協(xié)同、監(jiān)管協(xié)同等5 類協(xié)同關系（圖1），構(gòu)建流域防洪核心業(yè)務流程，實現(xiàn)核心業(yè)務廳局間橫向協(xié)同、 省市縣縱向聯(lián)動，服務流域防洪減災業(yè)務相關的各廳局和部門、流域內(nèi)省市縣三級水利部門、流域內(nèi)各水工程管理單位和沿江社會民眾。

圖1 業(yè)務協(xié)同模型

5.數(shù)據(jù)共享模型

構(gòu)建數(shù)據(jù)共享模型，解決數(shù)據(jù)共享業(yè)務協(xié)同問題。 根據(jù)需求分析提出的數(shù)據(jù)清單，進行數(shù)據(jù)倉部署、存儲、調(diào)用等研究，實現(xiàn)防洪減災核心業(yè)務數(shù)據(jù)的協(xié)同共享。 按照浙江省政府數(shù)據(jù)開放共享的管理規(guī)定，利用浙江省數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作協(xié)調(diào)機制，有效整合廳局之間的信息資源， 打通信息堵點，基于全省統(tǒng)一水利數(shù)據(jù)倉，建立數(shù)據(jù)共享模型。

水利數(shù)據(jù)共享模型按行業(yè)不同劃分為行業(yè)內(nèi)共享和行業(yè)外共享。 對行業(yè)外的共享需求，通過省政府公共數(shù)據(jù)共享交換平臺，實現(xiàn)水利廳與其他部門的數(shù)據(jù)共享；對行業(yè)內(nèi)的共享需求， 基于水利數(shù)據(jù)共享交換平臺，實現(xiàn)省水利數(shù)據(jù)倉與水利部、市縣水利數(shù)據(jù)倉的共享。 市縣水利數(shù)據(jù)倉數(shù)據(jù)按要求匯集共享至省水利數(shù)據(jù)倉，省水利數(shù)據(jù)倉匯聚全省水利數(shù)據(jù)資源和水利部共享數(shù)據(jù)并按需回流數(shù)據(jù)到市縣。

三、主要成果與創(chuàng)新

1.主要成果

2020 年4 月平臺上線試運行，經(jīng)過一個汛期的實戰(zhàn)應用，較好達成了預期目標， 實現(xiàn)了流域一站式防洪，賦能了防洪全過程決策，精準提升了防洪能力， 重構(gòu)了水旱災害防御格局， 提升了流域防洪減災的管理、分析與調(diào)度決策能力。

（1）實現(xiàn)流域一站式防洪

聚焦防范化解流域洪、臺、潮重大風險，集成優(yōu)化水雨情監(jiān)測預報、洪水風險圖、山洪災害監(jiān)測、防汛物資管理等多個業(yè)務應用系統(tǒng)， 匯聚行業(yè)外地理信息、 氣象等和行業(yè)內(nèi)流域水文、河流水系、水利工程、搶險物資等數(shù)據(jù)， 建成流域防洪數(shù)字化應用平臺，實現(xiàn)監(jiān)測、預報、研判、預警、調(diào)度、搶險等流域防洪業(yè)務全覆蓋、 流程全閉環(huán)和橫向打通省級各部門、 縱向貫通省市縣的一站式防洪作業(yè)。

（2）賦能防洪全過程決策

圍繞監(jiān)測預警、形勢研判、預報調(diào)度三大應用場景和精準防洪目標要求， 實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)和工情信息一張圖呈現(xiàn)，預報、演進、調(diào)度一體化，以及一鍵查詢水雨情、 一鍵研判防汛形勢、一鍵發(fā)出洪水預警、一鍵擬定最優(yōu)搶險方案、 一鍵聯(lián)合調(diào)度計算等快速響應功能， 數(shù)字化賦能全過程科學決策為現(xiàn)場專家提供技術支撐， 增強了對突發(fā)災害和潛在危險的快速反應能力， 提升了綜合管理水平。

（3）精準提升防洪能力

通過擴大監(jiān)測范圍、 延長預見期、應用大數(shù)據(jù)技術、計算干流洪水演進、預報調(diào)度一體化等多項技術攻關， 實現(xiàn)了歷史水文大數(shù)據(jù)挖掘和高精度洪水預報、 錢塘江河口地區(qū)洪臺潮情差異化預報、 干流行洪能力分析、 流域復雜水庫群聯(lián)合調(diào)度等；運用流域空間地理信息模型、云計算、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)水雨情監(jiān)測數(shù)據(jù)最快5 分鐘更新， 擴大流域洪水預報范圍， 延長洪水預報預見期至3～7 天， 縮短洪水預警預報制作時間到2 小時以內(nèi)， 提前24 小時發(fā)布山洪災害預警， 提高河口風暴潮預報及涌潮預報精度， 精準防洪能力得到提升。

（4）重構(gòu)水旱災害防御格局

以錢塘江流域防洪減災數(shù)字化平臺深化和應用為牽引，圍繞“水情旱情監(jiān)測預警、 水工程調(diào)度和防汛搶險技術支撐”三大職能，構(gòu)建完善水旱災害防御組織領導、監(jiān)測預報、方案預案、應急響應、協(xié)同聯(lián)動五個體系， 重構(gòu)并形成組織有序、 制度有效、 支撐有力的水旱災害防御新格局。

2.關鍵技術創(chuàng)新

平臺建設過程中項目團隊同步開展關鍵技術研究，解決防洪減災關鍵技術問題。 重點研究防范化解流域洪、臺、潮重大風險的專業(yè)技術模型，充分運用數(shù)值模型計算、大數(shù)據(jù)分析技術，提高預測預報運算速度和精度，延長預見期，優(yōu)化聯(lián)合調(diào)度，支撐防洪決策和險情處置，減少洪災損失。

（1）系統(tǒng)集成創(chuàng)新

聚焦防范化解錢塘江流域洪、臺、潮、山洪等重大風險，整體規(guī)劃、系統(tǒng)設計，開展洪潮預報、洪水演進、山洪氣象預警、聯(lián)合調(diào)度等核心技術攻關，實現(xiàn)監(jiān)測、預報、研判、預警、調(diào)度、 搶險等業(yè)務全覆蓋和流程全閉環(huán)；平臺集洪潮信息實時感知、預測預報及時精準、 洪潮演進三維呈現(xiàn)、防汛形勢在線研判、水庫調(diào)度聯(lián)合優(yōu)化、 預警指令一鍵送達等特點于一體， 將防洪減災所有業(yè)務進行協(xié)同融合，實現(xiàn)防洪減災一站式操作，重要信息一張圖呈現(xiàn)， 預警風險一鍵送達。

（2）技術應用創(chuàng)新

充分運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬仿真等信息技術，實現(xiàn)流域精準防洪。 利用大數(shù)據(jù)分析，引入歐洲、日本等降雨預報產(chǎn)品，提高預報精確度，延長預見期；融合多學科，形成完整的預測預報、風險評估、防御決策等開發(fā)體系，系統(tǒng)優(yōu)化全域調(diào)度效果；優(yōu)化整合傳統(tǒng)的單機水利計算模型，實現(xiàn)云上并行計算；構(gòu)建水上水下、 江內(nèi)江外的流域數(shù)字化模型，首次在錢塘江流域?qū)崿F(xiàn)三維綜合呈現(xiàn)；通過智能化演算，實現(xiàn)人機交互預報、分析會商、優(yōu)選發(fā)布等功能，提高科學決策能力。

四、應用成效

平臺深度融合“浙政釘”，服務于15 萬政務用戶，貫通流域內(nèi)8 市及43縣（市、區(qū)），成為省市縣三級業(yè)務聯(lián)動、信息共享的主要渠道。 2020 年平臺公共主頁訪問量大于9 000 人次/月，汛期累計登錄超8 萬人次，服務1.5 萬一線工作人員；通過“浙政釘”、微信公眾號、 網(wǎng)站等為12 萬人次公眾提供錢塘江強涌潮全河段的涌潮滾動預報信息查詢服務。 平臺在2020 年浙江“長梅”防御期間尤其是新安江洪水防御過程中發(fā)揮重要作用，各項功能模塊全面應用、全面賦能，實現(xiàn)了防災減災效益最大化、暴雨洪水影響最小化。 新安江水庫削峰率達到67%， 精準調(diào)度得到水利部的全國通報表揚和省委省政府主要領導的肯定。 通過平臺實戰(zhàn)應用，重構(gòu)了流域水災害防御體系， 形成了全過程、全鏈條、同參與的預報調(diào)度一體化作業(yè)，大幅度提高了預測預報工作效率，為江河水庫錯峰精準精細調(diào)度、沿江各級政府和部門精準防御部署、人員精準轉(zhuǎn)移提供有力技術支撐。