智慧城市防洪指挥中心与智能排水系统设计方案

招标编号：****

投标单位名称：****

授权代表：****

投标日期：****

1.1项目需求理解

1.1.1深入剖析用户需求

该城市采用的数字孪生城区防洪指挥平台及智能排水系统，其用户涵盖水行政管理部门及其他涉水相关机构。

1.1.1.1水行政主管部门

为水行政主管单位如区水务局及水务管理部门，提供一键式便捷获取防汛与治涝预报预警的智能指挥调度信息服务。该系统通过集成化图表，直观呈现城市防汛、治涝监测预警、水工程的空间分布、实时运行状况以及调度策略等关键信息。

1.1.2特定政策导向

1.1.2.1中央文件精神

在2017年12月8日中共中央政治局举行的第二次集体学习会议上，习近平总书记强调了实施国家大数据战略，致力于加速建设数字中国。此次学习的重点在于推动构建高速、移动、安全且广泛覆盖的新一代信息技术基础设施，旨在实现万物互联、人机交互以及天地信息一体化的网络环境。核心任务包括促进数据资源的有效整合与开放共享，同时格外重视数据安全的维护。习近平指出，掌握数据获取、分析和应用的能力，是当代领导干部履行职责不可或缺的基本素养。

1.1.2.2水利部文件精神

2021年8月，水利部召开智慧水利建设专项规划专家审查会，对《智慧水利建设顶层设计》、《“十四五”智慧水利建设实施方案》进行审查。其中针对防洪方面，要求升级完善流域防洪“四预”功能。预报方面，实现气象水文、水文水力学耦合预报以及预报调度一体化。预警方面，扩展防洪风险影响和薄弱环节判别、主要江河风险防控目标识别等功能，提高洪水预警时效性、精细化和覆盖面。预演方面，扩展模拟计算和动态仿真等功能，支撑防洪调度方案集合生成。预案方面，集成各类防洪方案、调度规则和专家经验，扩展方案自动生成、多方案比选等功能，支撑形成防洪调度决策优化方案。

1.1.2.3实现工程建设目标的重要条件

项目启动阶段，我们对设计进行全面剖析与研究，遵循科学规划原则，致力于构建城市数字孪生城区防洪指挥平台及智能排水系统的创新设计与实施，以此为基础推进工程目标的实现。依托互联网技术的驱动，我们推动观念更新、技术创新、管理改革和业务流程优化，从而塑造出水利工程调度的信息化、自动化与现代化新风貌。

1.1.3详细的功能规格

1.1.3.1数据汇集

水利工程调度的高效实施依赖于即时且详尽的数据支持，主要包括：实时的水情与工情监测数据、基础的空间地理信息、完整的流域水系资料，以及水利设施（如泵站、闸门、渠道等）的基础配置信息。这些关键数据通过与数据中台的有效衔接，整合入库于水利工程调度专题数据库，从而极大地便利了调度工作的进行。

1.1.3.2数据交换与共享

日常管理工作中的管理信息，涵盖了调度、运营、应急及维护保养等多个环节。随着积累的监测与管理数据逐年增长，高效的数据存储与管理显得尤为重要。系统产生的调度相关数据信息需与数据中台实现数据交换与共享，从而为其他业务部门提供有力的数据支持和服务功能。

1.1.3.3全局态势信息化

借助调度态势展示大屏与综合监控系统，实时跟踪降雨及台风预警信息，以便在灾难发生初期即能迅速获取相关气象灾害数据，从而有效辅助预防和控制工作，提升指挥决策的直观性和操作便利性。

1.1.3.4水利工程调度模型

借助水利工程调度模型，我们致力于推进调度的信息化管理，旨在提升工作效率。以防汛、治涝预警预报指挥调度业务为主线，逐步构建起对各区域水利工程调度的统揽与精细管理机制。

1.1.3.5数字李生模型构建

利用数字孪生技术构建的模型，实现了调度态势在大屏上的三维可视化呈现。

1)基于现有数据，我们构建李先生专用的数据展示平台，实现全方位的交互式海量空间数据可视化，涵盖诸如矢量数据、卫星影像、航空影像资料、数字地形模型（DEM）以及三维模型等多种类型的数据呈现。

2)地图操作功能：集成了一系列常规操作工具，如地图导航、缩放与视角调整，用户能够个性化设定路径，自动浏览指定场景路线。系统具备图文一体化展示、多级缩放、平移、旋转以及空中飞行和精准定位等功能。场景互动漫游设计有三种交互模式："空中飞翔"、"自由探索"和"步行漫游"，全面支持三维场景的动态交互体验。

3)业务专题：通过对接气象预报、水文预报模型及可视化仿真等技术，对城市防汛应急等过程进行几何仿真，支撑多种业务专题，包括态势感知专题、水利工程专题、防汛调度专题。态势感知专题包括水位监测、雨情监测、测站管理、数据查询、数据统计、数据展示、数据渲染等。水利工程专题包括供水要素图层管理、排水要素图层、防汛指标统计。防汛调度专题包括四预调度过程管理、调度态势大屏。

1.1.3.6调度会商联动指挥

调度系统需与既有的会商系统建立无缝衔接，实现通过一键链接功能，使调度系统能直接接入会商系统。此举旨在提升调度指挥及应急事件处理过程中的即时会商交流效率。

1.1.3.7智慧排水应用

构建智能化排水管理系统，该系统基于计算机网络架构，整合地理信息系统、监控与影像监控、通信设施，旨在打造一个集信息采集、数据分析、业务管理、预警与辅助决策于一体的综合服务平台。通过这一平台，我们实现了'一网统揽、一图展示、数据中心集成、多端合一'的运行模式，着重开发了排水信息化业务功能，从而为提升排水防涝与污水监控工作的协同效率打下坚实基础。

智慧排水应用平台涵盖以下功能模块：排水系统规划、设施运营管理、养护维护、工程项目管控、实时监控预警、排水用户管理、决策支持与运行调度，以及雨污分流问题处理和公共服务提供。

1.1.3.8移动应用

项目概述：旨在对水利局现有移动应用进行创新升级，特别引入城区防洪掌上通功能模块。该模块作为应急状态下本级与上级指挥部的信息交互平台，一旦启用，将依据预设方案实现各部门间的协同作业。实时发布防汛事务信息至专业人员，从而高效执行防洪指挥与排水任务，进而提升水务公共服务的整体效能与服务质量。

移动应用平台主要构成两个子应用，即防洪指挥与排水管理应用，其功能模块涵盖：登录验证、实时预警信息服务、综合信息展示、事件的全方位管理、指令接收与即时反馈、各类监测数据查询、移动设备现场巡查、灵活调度安排以及详细的用户指南等。

1.1.3.9公众服务

致力于提升公众服务体验，拓宽服务传递途径。我们利用微信公众号平台，公开水务信息、工作动态及各类便民服务资讯。涵盖的服务内容包括：信息推送、实时监控、公共服务系统的构建、政务信息的透明化、应急服务的公开披露、新闻发布、资源管理与发布，以及公众服务专用微信账号的运营。

1.1.4明确的数据需求规范

1.1.4.1数据类型和来源

(1)调度相关数据

构建徐州市城市数字化防洪指挥平台与智能排水系统，旨在对市区内的重点河道、水库及水安全进行全面的综合管理和决策调度。这一目标的实现依赖于获取各类关键信息，包括水利工程的空间地理数据、水库的水位监控信息、河道的水文状况信息、实时的监测报告、水利工程项目的建设和管理细节，以及相关的气象资料。这些信息均通过数据中台进行无缝对接获取。

(2)数字孪生模型相关数据

针对城市数字化三维模型的实施，我们需对水利地理信息数据进行必要的补充采集。这些数据将在沿袭城市水务局现有资料的基础上，通过野外补测、实地调查等方式进行获取，具体数据需求明细如下：

①基础地理信息数据：1：1000、1：5000与等基础地理信息数据(DLG、DEM、DOM);

②地理信息系统中的水利专项数据内容涵盖了：河道、堤坝、水闸、泵站的详细位置信息，以及防汛物资储备点和城市税务局的空间布局及其基础属性数据。

③CAD设计数据概述：针对城市水利工程中的建筑物，包括新建与改造工程，提供详尽的CAD设计图纸

④本项目所依赖的数据来源于已执行的无人机倾斜摄影测量采集工作。

⑤本项目依托全景摄影相机与视频摄像机，积累了详尽的三维精细水利工程建模影像与视频资料。

(3)排水相关数据需求

智慧排水管理需要有以下数据作为支撑：

1)基础地理数据

系统运行所需的工作底图数据包括电子地图（如支持外网访问的地图资源和水利部门的'一张图'），以及数字高程模型数据(DEM)和遥感影像资料。

2)城市排水设施数据

详细展示的城市排水系统布局信息，包括： - 排水管线的平面坐标、海拔高度、埋藏深度、走向、规格、材料特性、功能类别、产权单位，以及相关构筑物的位置和详细资料； - 检查井的具体分布； - 水闸、泵站的地理位置与设施状况； - 污水处理厂的分布情况； - 河流湖泊的分布信息； - 以及排涝设施的操作标准和其相应的排涝能力数据。

3)排水监测数据

本地服务器接收到来自低洼地区域、关键管道节点、污水处理设施及泵站的实时监测数据，随后进行本地化存储并实施规范化管理体系。

4)排水业务数据

以下是关于排水系统的规划数据、设施维护信息、工程项目资料、定期巡查报告以及面向公众的服务详情。

5)气象水文数据

以下是气象观测中的关键参数：地表状况、气候温度、大气压强、相对湿度、水汽分压、风向风速以及降水总量。

6)视频监控数据

我们计划整合已建的各类视频监控系统，通过对接视频管理平台接口及访问硬盘录像机，构建一个集查看与管理于一体的统一平台。

7)其它数据

工作人员运用手机应用程序，全面记录并提交事件处理过程中的文字、视频及图片资料。

8)外部共享数据

依托于跨行业部门共享的经济社会数据、土地利用信息、生态环境资料、气象数据以及遥感观测数据，这些资源为城市防洪指挥调度和业务应用分析提供了强有力的支持。

1.1.4.2数据交换共享

项目信息共享的主要目标是通过数据中台来实现。系统运行过程中产生的水利工程调度相关数据，将与数据中台进行无缝对接与信息共享，从而为调用此类信息的其他系统或部门提供便捷的服务。数据交换过程严格遵照以下准则：

数据一致性：作为核心原则，在数据分布与发布过程中起着至关重要的作用。确保数据分布的一致性至关重要，以防止数据不一致。这种一致性通过自上而下的设计策略得以实施和管控。在与环保等外部部门的数据交互中，针对可能存在的库表结构异同，应关注字段映射问题，借助数据转换接口进行数据交换，从而为数据使用者提供透明的数据交接机制。

系统鲁棒性：在构建数据分布体系时，关键在于确保即使单一组件出现故障，系统的其余部分仍能维持正常运作。这通常通过在多个地理位置部署冗余数据来实现高可靠性保障。

提升系统效能：通过有效数据分类，确保数据存储在其常用的位置，并实施数据同步更新机制，从而优化系统的响应速度。

数据的分布式特性：兼具集中与分散的特点。一方面，数据库构建采用集中管理模式，通过整合资源实现数据共享，通过抽象设计保证数据独立性，为用户提供统一、综合且唯一的数据集和标准化的数据治理手段；另一方面，计算机网络作为分布式系统的基础，为数据的分布提供了必要的环境和技术支持，通过互联的计算机网络实现地理上分散的数据分布，以适应用户广泛分布的需求。

1.1.5应用支撑需求

为了强化业务应用的智能化维度，依据本次工程项目的实际需求，我们计划研发业务应用模型，特别服务于城市数字孪生的防洪指挥平台与智能排水系统的模型构建。同时，我们还将扩充数字孪生平台的功能，实现三维虚拟场景的构筑，从而有力推动水利工程调度的智能化与信息化进程。

1.2项目的关键价值与实施理由

1.2.1城市防汛与治涝调度业务的关键需求

鉴于当前城市尚缺乏完备的防汛、治涝预警预报指挥调度信息应用平台，以及随之而来的统一指挥调度系统的缺失，我们提议构建城市数字孪生防洪指挥平台与智能排水系统，以此为先驱，旨在预先做好准备，支持后续各类相关业务平台的顺利建设。

1、致力于整合数据中台、应用中台及智能中台，优先推动调度指挥体系的构建，实施涵盖防汛与治涝的全面监控预警，旨在提升决策支持的科学性和精准度，以满足高级管理层的决策需求。

2、构建城市数字化防洪指挥与智能排水系统，该系统覆盖洪灾、涝灾等灾害事件的全程管理，包括监测预警、会商分析、指挥调度以及事后总结评估；旨在满足对相关数据的智能化分析与应用需求。

3、针对城市防汛与治涝调度管理的业务需求，我们旨在构建一个态势展示大屏与综合信息平台，以便于实时掌握区域内突发事件，实现‘可视、可听、信息精准、响应迅速’。这样可以确保指令的下达与情报的收集无缝衔接，提升对‘第一时间、第一现场’的信息获取、应急决策与指挥调度效能。

1.2.2关键的防洪排涝策略

构建基于先进信息化技术的城市数字孪生防洪指挥平台与智能排水系统，该系统旨在为城市水务局的专业人员实时呈现防汛、治涝的态势，显著提升应急响应效率。这一举措对于防汛、治涝减灾工作的战略部署具有关键的决策支持价值。因此，我们提议实施上述系统，运用现代化信息技术和管理手段，对区域防汛、治涝工作进行系统化、科学化和高效化的管理，从而降低洪涝灾害的影响，推动业务的可持续发展。

1.2.3智慧型城市防洪与涝灾管理走向

当前，传统防汛作业主要依赖人工操作及专业防汛人员的专业知识进行风险评估。然而，随着水文气象数据量急剧膨胀且复杂性提升，人工方法面临着一系列问题：专业人才短缺、数据获取不易、响应时间滞后、易受片面信息干扰以及决策效率低下。因此，对于防汛工作的信息化和智能化转型的需求日益迫切。借助先进的数据分析技术和机器学习等人工智能技术，实时动态地对台风和洪水进行精准评估，为专业防汛决策者提供强有力的支持。

1.2.4符合数字李生先行先试建设要求

数字孪生水利工程的构建，作为一项创新且技术密集的综合性项目，强调先行探索与标准化完善，着重于技术管理提升、科研攻关和人才队伍的建设，以强化技术支撑体系，实现局部突破并逐步推广。依据《“十四五”智慧水利建设规划》的1.0版本目标，计划在全国范围内建立L1级数据基准，且逐年优化，以覆盖关键河流和地区，形成L2级数据底座。城市防洪智能指挥平台与智能排水系统的数字孪生建设，契合先行先试的原则，为智慧水利发展提供了多元且强大的数据支持。  本次在数字孪生水利工程的基石上，我们将集成多维度、多时空尺度的高精度数学模型，具备模型结果的仿真呈现与接入渲染功能，从而生成详实的数字孪生场景。这一基础架构还将支持四预仿真、决策辅助和运行调度等关键功能的开发，为防洪指挥和智能排水系统的决策与调度提供强有力的技术支撑。

1.3 构建几何仿真演示能力

通过智能中台模型库的数据接口，获取XX市的降雨预报、洪水预警以及内涝模型的模拟成果，利用这些模型模拟信息，进行降雨、洪水和城市内涝现象的仿真演绎，从而为提升四预能力及实施仿真预演提供坚实的数据基础。

1.3.1仿真降水过程

在支持水业务应用场景的动态雨仿真模拟中，我们依据模拟降雨产生的数据，通过精细设定如开关调控、降雨强度、速度以及雨滴尺寸等参数，实现逼真的降雨场景再现。

降雨过程仿真

1.3.2流程模拟与财务转换演示

仿真展示降水引发的水文循环过程：首先，雨水降落至地表，继而转化为地表径流，进一步汇聚，最终通过排水系统导入接纳水域的全过程得以模拟呈现。

产汇流过程仿真

1.3.3洪水动态模拟

依据水动力学仿真模型的模拟结果，提炼关键的三维建模参数与指标，对洪水演变过程进行深入的模拟预测。当地表径流雨水通过排放口注入河道后，显著地影响着河道的水位、流速、流量及水质。借助洪水演进功能，模型能真实反映在不同降雨情景下的河道洪水动态。同时，通过对模型模拟结果的深入分析，包括对水头上升、洪峰形成等过程的评估，为洪水演进过程的逼真再现提供了强有力的支持。

洪水演进过程仿真

1.3.4洪水动态模拟

当遭遇上游水利设施的泄洪或河道突发溢流时，地表将面临洪水侵袭。为此，我们依托二维地表水动力学模型的模拟计算，生动再现洪水扩散的过程，清晰展示洪灾影响区域、水位深度、持续淹没时长等关键要素。

洪水淹没过程仿真

1.3.5水利工程调度过程仿真

水利工程调度仿真主要包括通过集成防洪预报模型，模拟水利工程调度预案实施过程，涵盖了洪水管理的关键环节，例如洪水调度数据的模拟，如闸门开启放水操作的效果展示，洪水动态演变过程，具体包括实时追踪当前洪峰的位置，预测洪峰到达下一个关键断面的时间，以及关键断面的水位变化，以及这些水位达到预警阈值的时间预估等。

1.3.6积水过程的地面模拟

仿真展示的城市内涝过程，起始于地表径流雨水汇集流入雨水篦子，继而通过雨水篦子流入排水系统，经由排水管道输送到排放口，最终排入河道。当排水管道的处理能力受限或排水效率下降时，可能导致雨水溢出，溢出的雨水与地表径流雨水共同引发城市内涝。本研究基于内涝模型，对宏观积水演变及微观局部积水情景进行了详尽的仿真推演。

1.4业务应用可视化支撑能力建设

1.4.1智能动态监控界面

依托L1、L2、L3层级丰富的数据平台，本系统以地理空间数据为核心，集成河湖水系、闸坝泵站、排水网络等基础设施信息，以及雨水工情监控与智慧应用生成的数据，构建出可视化统计视图，以便用户能够全方位、直观地掌握河道、水库、雨情、水情的基本统计概览。支持全维度界面展示，涵盖了水利基础资料、全景鸟瞰、运行视频、即时监测数据和预警信息等内容，通过图标定位、窗口提示和图表形式，实现实时且互动的水利信息管理与查询。特别地，如同天气预报模块，用户可输入时间及降雨数据，系统将生动展现晨昏变化和小雨、中雨、大雨乃至降雪等不同天气场景的动态模拟展示。

根据业务需求，构建调度态势大屏信息展示系统。通过与现有物联网感知系统的无缝衔接，集成水雨情监测、管网监控、排放口、泵站、污水处理设施、井盖状态、积水区域、排水用户、面源污染、河湖堤防、闸站等各类设备的数据源。依托数字化孪生平台，实现实时动态获取包括水文信息、内涝状况、闸泵站水位、管道水位流量、设施运行状态、关键河堤及内涝区域的视频监控、水质检测以及风速等关键数据。该系统旨在打造一个集预报、预警、模拟演练与应急响应于一体的调度态势大屏，通过三维可视化设计，实现数据直观呈现，业务操作即时响应。

1.4.1.1全域三维场景展示

在L2精度的数字孪生平台中，我们详实地呈现了XX市市区的基础地理信息，涵盖了水库、河流（含水流动态模拟）、排涝设施（以L3精度展示）、泵站、水闸以及强排站点。同时，该平台还展示了防汛物资储备与抢险队伍的空间分布，力求信息展示的精确与直观。

呈现流域内关键的数字李先生应用场景的可视化界面，实现实时动态数据的动态展示，以便于快捷查阅。该系统能够全面掌握最新的水量、雨情、水情、工情、工况以及气象信息，旨在为防洪等相关应用提供一个信息整合、直观迅速且多元数据融合的全景视图展示服务。

全景多维度剖析：以三维宏观视野透视XX市城区全貌，旨在实现全面的宏观审视与信息检索。我们构建了具备选择、动态画面展示与情境漫游功能的全景展示系统，营造出一个实时互动且沉浸式的虚拟现实平台。通过此平台，传统的二维信息得以提升至三维立体空间，支持用户从多个角度、不同距离探索空中的、水面下的以及水下场景，同时实现三维可视化漫游与二维导航图与三维场景的无缝衔接。

通过与李生全景系统的深度整合，我们依托于数字化的李生场景，对XX市城区内的各类设施如水闸、排涝站和关键控制测站等进行全方位的监控，涵盖了分布区域、种类、状态等管理要素信息。同时，该系统汇集了自然资源管理部门和水利管理等多个部门的丰富数据资源，旨在支持跨行业的数据浏览、统计与分析，并实现对水文监测、自然资源及水利监测基础数据的关键指标进行多维度可视化呈现。

业务数据与李先生的全景集成紧密相关。李先生的数字应用场景主要依赖于专业模块、模型或业务领域生成的专有数据，其中实时动态数据，如水文状况、降雨情况、预警和险情等，尤为关键。这些展示所需的内容源自各个业务模块，通过数据接口传输，并在三维系统中的地图和侧栏上生动呈现。具体的展示内容和规范由各业务模块明确制定。

1.4.1.2预报信息展示

基础保障在于精准预报。在XX市主要河流的管理中，XX市数字水利信息系统（L2精度）整合了实时的水情与气象数据，涵盖了精细化降雨分区信息、短期临近预报、台风预警等，并借助互联网获取气象部门公开共享的降水量预报图。系统持续强化对实时雨情信息的监测、报告和深入分析，运用水文气象融合、大数据与人工智能技术，为XX市提供涵盖暴雨、大风、暴雪、积水等多元且多层次的数据服务，以及三维全息可视化展示。这样，预报结果能够精确到最小单元，提升预报的精确度，延长预测时间，并支持降水量预报图的查询与动态演示。

通过模拟仿真、空间分析以及大数据等技术手段，预警功能将抽象的数据转化为直观的表现形式，实现了从离散点数据到连续面数据的转化，从而有力支持防汛排涝的应急预测工作。

1.4.1.3预警信息展示

依托于精准的水雨情预报和水文水动力学模型的预测结果，XX市构建了全面的预警体系，涵盖了雨情、水情、降雨及城区内涝的预警功能。通过对排水系统的风险点进行深入分析，我们制作了XX市内涝风险专题地图，根据不同的降雨情景和相应的内涝风险评估，确定预警信息的紧急性和严重程度，明确划分为"红色预警、橙色预警、黄色预警和蓝色预警"四类等级。一旦降雨量触及内涝灾害防御的阈值，应急响应机制立即启动，确保各环节的协同运作，并迅速向相关部部门和地区发布预警通知，提醒提前实施防范措施，确保预警信息的准确传达，责任到人，以便于及时采取转移避险措施。

(1)雨情监测预警

在数字生活平台上，我们实时呈现XX市水位雨量站的监测数据。具体内容包括各站点的名称及其对应的24小时内逐小时降雨量的柱状图展示。一旦雨量突破预警阈值，系统会自动触发雨情预警，并通过与短信网关的无缝连接，将相关警讯以短信的形式即时发送给责任人及相关人员，确保信息传递的及时准确。

(2)水位监测预警

在数字孪生平台中，我方将呈现XX市水位站的实时监控数据，内容详尽，涵盖监测站的名称、当前水位读数、以及预警与保障水位指标。一旦监测到水位触及预设阈值，预警系统会即时启动，通过与短信网关的有效连接，将关键信息以短信形式传达给相关人员及责任人，确保信息传递的及时准确。

(3)降雨预警

在数字孪生平台上，实时呈现XX市降雨监测站的数据，通过等值面图与热力图形式全面展现全市降雨分布状况。迅速识别并定位暴雨的核心区域，为防汛抗洪的应急响应提供精确的空间信息服务。同时，平台支持动态展示降雨变化趋势，并便捷查询降雨预警信息。

(4)城区内涝预警

响应气象与防汛部门发布的内涝预警信号等级，启动定制化的应对措施。通过统一的短信平台，迅速传达预警信息、汛期动态及灾害详情，确保各防汛责任单位即时启动响应。借助内涝模拟模型的集成分析，高效识别、筛查并定位潜在的内涝风险区域，为城区内涝预警信息发布和应急抢险决策提供科学依据。

1.4.1.4预演模拟展示

数字孪生在决策支持中扮演着关键角色。其基础架构整合了高保真、多维度、时空连续的数学模型，构建起全面的防汛排涝模拟仿真平台。此平台专为应对极端降雨引发的城市内涝等水灾事件而设计，借助对历史降雨及水情数据的深入分析，通过模拟历史最大内涝情景，进行了一系列关键环节的预演，包括：      - 雨水径流预测演练     - 地表汇流与径流形成过程再现     - 河道洪水发展进程模拟     - 防汛调度策略预演     - 内涝灾害淹没区域预估     - 标准洪水管理与超标准洪水防范策略     - 洪水淹没路径与影响范围的预测     - 受灾区域人员信息统计与疏散路线规划  这些预演旨在为灾害应对决策提供科学依据和实时指导。

城区内涝预演：根据排水排涝预报模型的预报结果，通过数字李生平台，基于L2级数据精度预演未来小时出现积水点水位上涨及回落过程，同时根据模型结果展示出道路积水的深度、范围、风险等级、出现的时间。模拟排水系统在设计降雨条件下的运行情况，判断各种现期降雨条件下管网的超负荷情况，以及溢水节点的数量和范围，结合二维模型预测不同降雨条件下内涝积水的分布范围和严重程度，结合区域重要性和脆弱性进行城市内涝风险等级划分。

1.4.1.5预案信息展示

预案作为决策依据，通过整合防汛排涝业务系统数据，依据模型模拟结果，生动展示在极端降雨和超标准洪水等极端情景下可能发生的内涝灾害动态演变及应对措施。具体内容涵盖防汛工作组织（如工作小组）、防汛资源配备（物资与抢险队伍）、危险区域划分、人员疏散策略、关键堤防守护、城市防洪排涝调度以及重要基础设施保护等多个环节，为洪涝灾害的协同应对和应急指挥提供决策支持。

通过整合水文与水动力学仿真模型的计算结果，本预案仿真旨在实现优化信息的可视化呈现。为此，我们开发了一套通用的数字化模拟环境，能够生动展示各类预案的运行效能指标，并支持多方案分屏对比。这套模板和工具专为提升用户在业务实践中快速构建预案分析可视化场景的效率而设计。

通过分屏和多屏呈现的策略预案对比模块，清晰展示了各种调度方案的差异。该模块旨在通过实际操作演示，引导用户优选最适宜的调度策略。同时，它还实时可视化调度执行的过程，作为一套全面的工具包，包括现场核查、资源检索、指令发布以及结果查阅功能，专为防洪抗旱的联合调度提供强有力的支持系统。

城市内涝应对策略：依据预先配置的排水排涝应急预案，该方案旨在展示不同积水状况下的潜在影响，并通过数字化仿真平台模拟最优调度措施。平台清晰呈现闸门泵站的操作动态（闸泵启闭）、泵车运行状况以及水流分布。同时，模拟结果会揭示执行最优调度方案后，道路积水的深度、范围及积水消退所需的时间。通过设定严谨的评估指标体系，对调度方案的模拟效果进行量化评估，从而为XX市防汛抗洪策略的制定、选择与决策提供有力依据。

1.4.2运行监控可视化方案

在L2精度的数字孪生平台中，我们呈现XX市市区的全方位监控数据，涵盖了实时雨量、洪水情况、水位动态、积水报告以及相关视频资料。

1.4.2.1统计分析

该系统支持对监测数据的详尽查询、精准统计与深度分析。统计结果将通过丰富的可视化手段呈现，包括饼状图、柱状图、条形图、气泡图以及雷达图等多种图形展示。同时，对于降雨等值面、地下水等值线、水质和流量等关键指标的监测成果，我们采用插值渲染技术，力求将离散数据转化为三维空间的立体展示，全方位揭示监测信息。

1.4.2.2降雨仿真

设计并实现降雨等值线、等值面及热力图的数据可视化模板，系统具备实时更新功能，可即时呈现新接入的降雨数据的各类图表，包括区域化的等值线、等值面和热力图，以及根据行政区划汇总的数据展现。通过分层着色或其他渲染手法，清晰地以色彩深度或颜色区分来标识不同的降雨级别。

1.4.2.3水质仿真

在系统设计中整合水质标准限值，对实时的水质监测数据进行可视化呈现，通过色彩鲜明的分级（I类至劣V类）直观反映水质状况。系统支持对多项水质指标，如化学需氧量(COD)、氨氮(NH3)、总磷(TP)、总氮(TN)和总有机碳(TOC)的详尽统计与深度分析。同时，具备水质类型热力图分类展示以及类型指标的详细统计分析功能，确保信息表达清晰、精确。

1.4.2.4水位仿真

通过动态水面展示的河道水位感知数据，直观地反映了水位状况。结合水位面与水位动态曲线的协同，用户可以深入了解该监测点近期的数据变化。系统实现了水务场景的时间序列信息交互，支持各类监测站点实时数据的可视化呈现以及历史数据的接入与可视化展示。

1.4.2.5积水仿真

通过整合区域积水等值线图，与李生场景相结合，旨在呈现区域积水的扩散动态及强度的可视化预览。同时，系统支持积水过程的模拟仿真，用户可自定义积水强度的颜色映射，并具备积水风险点的风险预警功能。

1.4.2.6视频融合

通过将摄像头的实时影像映射至三维空间并无缝衔接，构建出虚实交融的全景视界。对整个环境进行全方位监控，观众得以观察每个摄像头画面在三维空间中的精确位置，同时能够从多角度审视实时画面。这种技术具备跨镜头信息共享、实时展示、协同应急响应（如抢险）以及防汛状况评估等多种功能。

1.4.3设施说明一张图

1.4.3.1排水设施统计

依托数字孪生技术平台，整合排水设施的空间数据、设施基础信息、管道数据及隐患数据，实现上图管理，对各层级排水设施进行精细化操作。该系统具备多维度、高精度、丰富要素的查询、统计、分析功能，包括异常检测统计与数据预警，以及全面的数据展示。在XX市综合数字孪生环境中，排水设施专题实现了‘源（用户）-网-站-厂’的二维与三维一体化展示，清晰直观地呈现设施几何结构、连通状况以及排水规则。

排水设施一张图

1.4.3.2排水管网专题可视化

该系统利用雨污管网监测数据，清晰呈现管网的各项信息，包括但不限于管网监测详情、运营状态以及预警提示。

排水管网一张图

1.4.3.3排水设施运行专题可视化

基于数字李生平台，实现降雨、地表积水、智能井盖、管井水位、泵闸站水位、污水处理厂水质水量、管井水质、排水质、设施运行工况等实时运行监测、日常监测管理、人员巡检运维、告警预警、监测分析等数据的可视化展示，支撑实现排水设施设备日常运行情况进行监测监控。

排水设施一张图

1.4.3.4排水设施安全研判专题可视化

数字李生流域的建设依托于流域的信息基础设施和业务应用，随着感知数据的实时接入，逐步构建起丰富的应用场景。其中，安全态势分析模块主要通过安全监控设备，实施常规及关键区域的结构稳定性与渗流状况监测，确保为数字李生流域提供精准的数据支持。模型驱动的安全评估与运行大数据分析，如工程安全预警系统和运行效能洞察模型，能够迅速识别工程运行中的潜在安全隐患，并显著提高安全预警的及时性和智能化水平。

借助数字孪生技术平台，对堤防的形变、渗流等关键安全指标的数据采集与分析结果，我们得以实现全方位的三维可视化呈现。

1.4.3.4.1 在线监控排水设施的安全可视化系统

模块概述：安全在线监测与可视化系统针对排水设施的稳定安全性实施初步评估与可视呈现。该系统实现实时展示关键区域的最新监测数据与预警信息，助力用户全面了解设备运行的即时状况。其展示内容涵盖了监测数据、动态过程曲线、预警详情、设备完好率以及缺测率等关键信息。

1.4.3.4.2 专题研究：排水工程的安全评估与可视化呈现

排水工程的安全评估通过整合与计算历史监测数据，实施定量分析、对比判断与全面统计，从而实现从单一监测点至整个断面及部位的异常预警。基于此，该评估能对工程的整体安全性作出综合性评价，并针对异常现象推测潜在原因，以支持进一步核查。此外，安全评估专题的可视化呈现将监测异常和评估结果生动展示于三维空间中。

1.4.4水管理智能可视化方案

在数字孪生平台上，水利工程专题通过整合水利工程管理应用系统的各类基础与业务运行数据，实现了对水利工程要素的统一管理和表达。着重展示了水利工程的空间化视觉呈现，涵盖了基本信息、全方位视图、运行视频、实时监测数据、预警信息及运营状态等，通过图标定位、弹出窗口以及图表等多种形式，生动直观地展现和传递信息。同时，该系统还支持水利工程运行状态在三维环境中进行高效管理和交互。特别地，通过集成水利工程调度模型，成功实现了XX市防洪调度场景的三维可视化展示。

1.4.4.1防洪场景展示

1)工程泄水场景

本项目旨在构建一系列城区核心水利设施，其中包括四座功能完备的水闸和四座具备三维过水场景动态演示以及运行状态可视化展示的橡胶坝。

2)河流场景

通过整合河流城区的建模元素，我们将接入模型建设单位提供的河流水位变化数据，从而实现实时的三维场景中动态水位变化的可视化呈现。

1.4.4.2排涝场景展示

利用数据中台实时推送的预测监控信息，结合模型建设单位的排涝分析成果，综合考虑各建筑物的调度规则，融合数学模型的协同计算结果，通过可视化界面展示在不同情境和指令下的调度策略模拟效果。动态显示闸门操作、水流动态以及实施调度后水位变化的直观展现。

1)低洼地积水点

设计并展示低洼地带的积水模拟场景，生动展示城区内特定区域随时间水位的上升与下降过程。直观可视化积水的深度及其影响范围。

2)管网

通过整合排涝管网的BIM模型与排水设备及监测站点的BIM模型，构建起一个立体的管网环境，实现对入河管道的三维动态可视化以及内部液位状态的直观呈现。

3)闸泵站

通过整合闸泵站内外部的BIM建模与排涝模型的分析计算数据，我们构建了一套详实的闸泵站模拟场景，生动地展示了闸门的操作动态、泵站的运行状态以及水流效应。

4)排水调度场景

动态呈现巡检人员与抢险车辆在三维场景中的移动及基本信息

1.4.5洪水预防与管理可视化方案

1.4.5.1预报

1.4.5.1.1气象预报信息展示

依托气象部门通过互联网公开分享的降雨量预测数据，我们持续优化实时雨情监控与上报，强化分析评估。借助水文气象融合、大数据与人工智能等先进技术，我们呈现暴雨、大风、暴雪等气象信息的三维立体视图，并采用动态播放的方式生动展示气象状况的实时演变过程。

1.4.5.1.2 洪水预报信息展示

提供河道闸门水位的详细预报，包括累计降雨量统计、上涨水位的时间点、以及洪水峰值水位及其出现的时间等关键信息。

1.4.5.1.3城区内涝预报信息展示

实现内涝信息实时跟踪；依据构建的XXX城区排水排涝模型和内涝预报预警信息，展示提前小时预判城区内涝风险，提升内涝风险识别与预警能力，排水防涝预报、可以直观查阅预报天气预报及内涝预报信息。

1.4.5.2预警

包括实时预警和预报预警。

1.4.5.2.1实时预警

借助物联网感知监测平台，通过预设的阈值预警规则，对获取的数据进行高效识别与提取，实时在大屏可视化首页呈现综合预警概览。涵盖的预警类型包括：降雨预警、洪水预警、积水预警、台风预警、安全隐患预警、水质状况预警、水量管理预警以及工程运行状态预警。此外，系统还具备预警信息的统计分析和预警点位置查询功能。

1.4.5.2.2预报预警

通过对接水文、气象等预报模拟模型，对未来小时的降雨、水情等预报信息进行快速的抽提、组织和统计分析，识别未来的预报预警信息，支持预报预警信息的展示和发布。

1.4.5.3预演

借助预警风险的预报信息，我们实施智能模拟策略。通过对集成耦合的智慧化模拟结果的整合，利用三维仿真渲染技术，对水雨情运行过程进行全面的模拟演示，涵盖了降雨演变、径流形成、洪水进展以及内涝淹没各阶段。这一系列模拟成果有力支持了XX市防洪指挥决策与排水系统的运营管理。

该系统旨在支持XX市的城市防洪调度预案演练，通过引入多种模拟场景与运行条件，详细分析现有关键工程、闸坝和泵站的调度性能及所采取的调控策略。借助数字孪生平台，清晰展示调度方案的模拟效果，包括闸门操作动态、水流状况，以及调度实施后的水位变化和洪水、地表淹没等各种情景演变，从而为调度决策和方案发布提供有力的数据支持。

1.4.5.4预案

根据预演的反馈与既有预案结构化的研究成果，编撰出供指挥调度参考的操作手册。同时，该手册具备预览和下载的功能。

数字孪生平台，依托于项目实施中的关键技术——水动力模型及各部门的数据集成，实现了对干流洪水演变、风险评估预演、潜在溃坝溃堤事件的模拟分析。该平台通过实时生成的预警信息，促进应急预案内容的共享。同时，平台会根据研判调度预案的执行动态以及防洪形势的变化，进行即时更新，以供指导新一轮的预案优化工作。

第2章 创新综合设计策略

2.1创新与发展策略

遵循'节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力'的现代水利工作指导原则，紧密围绕水利改革与发展的战略目标，针对防汛、治涝预警与调度管理的关键任务，凭借创新驱动力，以需求为导向，借力资源整合，突出技术应用的核心地位，确保信息安全为基石，积极推动防汛、治涝业务与信息技术的深度交融。我们致力于深化信息资源的开发与共享，促进公共服务与业务效能的协同提升，强化立体监测体系、精细运营管理、智能决策支持和用户友好的服务体验建设。

本项目的设计将遵循以下建设目标： - 协同智能的防汛、治涝预警预报业务应用体系 - 有序共享的水利工程调度信息资源体系 - 集约高效的水利工程调度信息化基础设施体系 - 安全可靠的水利工程调度网络安全体系 - 以及优化完备的水利工程调度信息化保障体系。

2.2原则与构建指南

设计过程中，我们严格遵循以下基本原则：实用、可靠、经济、先进、标准化以及开放性。

(1)需求驱动，注重实用

我们致力于与甲方单位建立紧密协作，对同类系统的特性进行全面、深入且广泛的调研，汲取众家之长。为了确保所设计的系统能切实提升防汛抗台能力并有效支持水利工程管理，除了设计单位的技术考量，我们还将充分理解需求单位的工作模式、操作流程以及决策模型。并将这些与前沿的计算机技术紧密结合，以确保系统能满足日常运营管理的全方位需求。

(2)统一平台，资源共享

有效整合并优化现有水利信息资源，致力于推动信息的共享与交换。借助构建完成的数据中台、应用中台以及智能中台，为各业务部门提供统一的资源支持，从而实现信息的深度共享，防止不必要的重复开发工作。

(3)突出重点，统筹建设

以防汛、治涝预警预报指挥调度应用的为核心工作，我们推进数据存储与管理、模型研发以及业务应用程序的构建。尤其在软件开发策略上，将优先关注关键环节，随后逐步深化和优化，确保资源分配均衡，整体上进行有序和综合的建设。

(4)先进性

在设计过程中，我们优先考虑并整合先进的监测、分析、计算和控制技术，旨在确保项目竣工后能达国内领先水准。通过灵活的升级机制，维持项目的前沿性。同时，对选用的所有尖端技术，我们着重其稳定性与成熟度，以确保项目的长期可靠运行。

(5)可靠性

项目的设计应遵循直观易行、高效维护及精确故障识别的原则，为此，必须全面考虑运行环境的需求以及系统的抗干扰性能，确保系统的稳定运行和可靠性。

(6)安全性

在设计过程中，我们致力于全方位确保系统的安全性，这涵盖了系统的故障自愈能力、数据保护和操作严谨性。系统装备了强大的防非法入侵与篡改防护机制，同时辅以严格的人员权限管理体系，有效防止无授权人员的误操作或违规行为。

(7)兼容性和可扩展性

该软件平台旨在支持当前和未来的兼容需求，确保异构系统的无缝交互。为了灵活应对软硬件的部署和容量增长，设计时务必充分考量系统的可扩展性和升级潜力。项目设计需关注三个关键维度：首先，适应业务扩增的规模扩展性；其次，具备可扩展的监控参数；最后，强调对系统功能需求变化的响应能力，实现功能的灵活性扩展。

(8)易于管理和维护

在设计过程中，务必注重项目的后续操作便捷性和管理效率，以便降低运营成本；项目应具备易于维护的特性，以减轻维护团队的负担，从而有效地削减运行费用。

(9)标准化、规范化

在设计