CN116341891A - 一种基于流域水电风险防控的应急管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于流域水电风险防控技术领域，且公开了一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，包括应急管理子系统、辅助决策子系统和安全管理子系统；应急管理子系统，用于应急预案、应急资源、应急演练以及应急能力评估数字化展示，在应急事件发生后，实现应急事件现场模拟、应急事件监测数据展示、应急实时消息管理、应急资源查询与展示、应急分析和应急指挥视频会商。考虑库区孕灾环境及多致灾因子耦合作用，研究灾害触发机制，对风险隐患进行监控，在此基础上，构建流域灾害应急处置辅助决策系统，结合应急预案、应急资源、应急处置、应急能力评估能功能模块，对提升流域水电安全运行管理能力及应急处置决策水平有重要意义。

Description

一种基于流域水电风险防控的应急管理系统

技术领域

本发明属于流域水电风险防控技术领域，具体为一种基于流域水电风险防控的应急管理系统。

背景技术

流域水电在防洪减灾、提供清洁电力、保障生态安全以及应对气候变化和节能减排等方面，发挥了不可替代的作用，但也必须认识到，如果不可控的自然灾害、工程缺陷以及运行不当等因素使得水电站发生溃坝，甚至发生梯级连溃，将引发灾难性后果，这是现在社会发展所不能承受的，多年来，全球单一水电站溃坝时有发生，造成重大人员伤亡和财产损失。

目前，我国水电开发经过上百年发展，在大江大河上已形成多个梯级水电站库群，如已经基本建成的猫跳河梯级、红水河梯级和乌江干流梯级，正在建设中的大渡河梯级、雅砻江梯级、金沙江梯级等，这些流域水电站群为我国的工农业发展起到了积极的推动作用，但是一旦发生由于人为原因或不可抗力的自然灾害导致流域梯级系统风险，其毁灭性的后果不堪想象，考虑库区孕灾环境及多致灾因子耦合作用，研究灾害触发机制，对风险隐患进行监控，在此基础上，基于流域水电风险防控的应急管理系统，对流域水电安全运行管理及应急处置决策有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，具有提高应对流域范围灾害的应急能力的优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，包括应急管理子系统、辅助决策子系统和安全管理子系统；

所述应急管理子系统，用于应急预案、应急资源、应急演练以及应急能力评估数字化展示，在应急事件发生后，实现应急事件现场模拟、应急事件监测数据展示、应急实时消息管理、应急资源查询与展示、应急分析和应急指挥视频会商：

所述辅助决策子系统，用于结合三维可视化场景，通过数值模型的数据成果，结合三维GIS的空间分析、计算、绘制、渲染能力可以实现多种数值模拟，能直观的反映流域相关的气象、水文、泥沙、水质数值模型数据实际成果，为数值模型建模、计算、数据后期处理以及指导研究提供辅助支撑：

所述安全管理子系统，用于对地震、泥石流、堰塞湖、超标准洪水、大体积漂浮物，开展全过程应急管理，包括风险调查、排查、巡查、监测、评估、预警与处置信息。

优选地，所述应急管理子系统，包括应急预案模块、应急资源模块、应急处置模块、应急演练模块、应急能力评估模块，所述应急管理子系统按照流域水系、行政区对电站的预案进行检索，实现针对预案的多维度统计功能，统计当前预案总数、提交数量、到期数量，提供工程预案信息的详细查看，包括预案的分类、编制时间、编制单位、提交时间、历史版本、预案详细内容，便于管理部门对应急预案的提交、更新、过期、内容进行全面的掌控，对流域水电站各类应急资源进行管理，包括应急仓库、应急物资、应急装备、专家、队伍、安置点，并实现按照流域水系对应急资源进行查询。

优选地，所述安全管理子系统，包括风险管理模块、隐患管理模块、风险评估模块、监测管理模块、卫星遥感模块，所述安全管理子系统通过对风险隐患开展评估定级。

优选地，所述辅助决策子系统，包括流域隐患信息查询模块、隐患信息统计模块、隐患清单模块、隐患详情模块，所述辅助决策子系统根据地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数，水流状态，介质状况，边界条件和初始条件，根据概念模型进行选择计算模型，将数学模型进行数值化处理，将模拟结果与实测结果比较，进行参数调整，使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合，用校正的参数值进行预测，预测时需估算未来状态。

优选地，所述风险管理模块通过地图可视化方式，展示全国流域、河流、水电基地、风险隐患、预警信息和监测点，对风险隐患进行分级展示，可宏观查看全国流域风险隐患分布情况、监测跟踪情况和风险隐患预警情况。

本发明的有益效果如下：

考虑库区孕灾环境及多致灾因子耦合作用，研究灾害触发机制，对风险隐患进行监控，在此基础上，构建流域灾害应急处置辅助决策系统，结合应急预案、应急资源、应急处置、应急能力评估能功能模块，对提升流域水电安全运行管理能力及应急处置决策水平有重要意义。

附图说明

图1为本发明的基于流域水电风险防控的应急管理系统结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，包括应急管理子系统、辅助决策子系统和安全管理子系统；

应急管理子系统，用于应急预案、应急资源、应急演练以及应急能力评估数字化展示，在应急事件发生后，实现应急事件现场模拟、应急事件监测数据展示、应急实时消息管理、应急资源查询与展示、应急分析和应急指挥视频会商：

基于可靠性分析方法和机器学习算法，探究极端天气、局部暴雨和地质灾害突发情况下流域梯级系统中每一座电站的大坝及库区边坡的安全性、灾变模式、演化规律及失事概率，构建水电枢纽系统各单体水工建筑物的贝叶斯网络拓扑结构，研究分析单个水库失事对整个流域梯级水电站库群可靠性的影响，结合梯级水电库群易损性分析和失效概率计算方法，计算分析梯级水电库群系统失效破坏概率；

依据不同类型灾害的特点和出险情况，通过反馈分析，总结归纳各类工程事故的破坏模式和破坏路径，分析各类险情的分布规律。考虑到流域梯级水电可能发生灾害风险链式效应，分析流域梯级系统中每一座大坝失事后的损失严重性；

辅助决策子系统，用于结合三维可视化场景，通过数值模型的数据成果，结合三维GIS的空间分析、计算、绘制、渲染能力可以实现多种数值模拟，能直观的反映流域相关的气象、水文、泥沙、水质数值模型数据实际成果，为数值模型建模、计算、数据后期处理以及指导研究提供辅助支撑：

研究堰塞体几何形态与堆积特性，为风险评估与应急处置的研究提供基础，分析堰塞湖水位上升过程中堰塞坝应力变形特性及稳定性，确定堰塞坝失稳的临界水位，建立快速风险识别因子与预警指标，提出可变形离散元流固耦合分析方法，研究堰塞坝不同方式的溃决过程及对应的致灾后果，研究溃决水流运动特性，预测洪水演进过程中下游区域洪峰流量、水位涨幅、淹没范围及沿途坦化，为建立应急除险工程、人员避险和应急保障提供重要科学依据，研究堰塞坝自然漫溃、人工引溃不同条件下，溃口发展、溃口洪峰流量、堰塞湖水位变化过程，叠加DEM数据成果进行堰塞体洪水淹没分析，评估对下游水电工程的影响；

研究库岸边坡失稳、坡体滑动、首浪产生、涌浪传播连续四个阶段全过程三维数值模拟方法，预测最大浪高、对岸爬高、沿程指定位置水压力关键参数，为滑坡造成的次生涌浪灾害的评估提供科学依据和支撑；

安全管理子系统，用于对地震、泥石流、堰塞湖、超标准洪水、大体积漂浮物，开展全过程应急管理，包括风险调查、排查、巡查、监测、评估、预警与处置信息：

基于已有的研究成果及行业规范，结合基于地理信息数据、地表监测数据、InSAR卫星遥感影像数据多源数据，进行流域水电风险评估指标筛选和指标体系建立，依据不同类型灾害的特点和出险情况，通过反馈分析，总结归纳各类工程事故的破坏模式和破坏路径，分析各类险情的分布规律。考虑到流域梯级水电可能发生灾害风险链式效应，分析流域梯级系统中每一座大坝失事后的损失严重性；

研究信息共享技术标准规范，将水电安全与应急管理信息平台、流域综合监测平台和水文气象数据平台之间的数据进行共享，实现我国流域水电安全监管“全覆盖”，研究与的数据共享方法与技术，按照静态数据、动态数据、应急数据、上报信息多个类型构建数据体系，开发流域水电安全与应急管理信息平台相应配套程序软件。

水电站群的系统安全和风险防控是流域水电梯级开发新阶段面临的新问题，因此利用数字化、信息化、智能化手段，发明一种揭示变化环境下流域灾害风险孕育的时空演化规律，以系统观念研究流域水库群风险评估与防范化解风险的措施，利用情景推演、数值分析、人工智能融合技术构建物理流域与数字流域之间的互馈模型，统筹流域水电应急信息和应急资源，管理演练应急预案，辅助应急事件处置决策计算，提升流域水库群系统风险防控和应急处置的技术和水平。

其中，应急管理子系统，包括应急预案模块、应急资源模块、应急处置模块、应急演练模块、应急能力评估模块，应急管理子系统按照流域水系、行政区对电站的预案进行检索，实现针对预案的多维度统计功能，统计当前预案总数、提交数量、到期数量，提供工程预案信息的详细查看，包括预案的分类、编制时间、编制单位、提交时间、历史版本、预案详细内容，便于管理部门对应急预案的提交、更新、过期、内容进行全面的掌控，对流域水电站各类应急资源进行管理，包括应急仓库、应急物资、应急装备、专家、队伍、安置点，并实现按照流域水系对应急资源进行查询。

各水电站需要在平时针对各类灾情做应急演练，平台对应急演练进行统一的跟踪管理，提供查看各工程应急演练情况，对各工程的演练情况进行汇总。在功能上实现统计各基地和工程的评估情况，包括评估的具体内容和分值，对评估的薄弱环节作出提醒，以便改善提高。在遇到突发事故后，由对应层级管理平台牵头开展应急指挥决策工作，包括专家会商、视频通讯、工程处置方案会商、灾害模拟推演、影响分析，通过视频会商、可视化模拟与风险统计，为突发事件下，能源局主管部门及流域企业业主提供决策依据和工作界面。

其中，安全管理子系统，包括风险管理模块、隐患管理模块、风险评估模块、监测管理模块、卫星遥感模块，所述安全管理子系统通过对风险隐患开展评估定级。

一旦相关应急风险发生，由相关层级平台牵头开展决策指挥调度工作。结合对流域风险的调查、排查和识别结果，针对确定的隐患进行治理情况和进展实时跟踪和上报，通过地图可视化方式，展示流域、河流、水电基地、风险隐患，对风险隐患治理情况进行分类展示，相关责任单位需上报风险隐患治理进度与结果，实现对流域内重大风险隐患治理情况进行全程跟踪，可宏观查看流域风险隐患治理分布情况。

其中，所述辅助决策子系统，包括流域隐患信息查询模块、隐患信息统计模块、隐患清单模块、隐患详情模块，所述辅助决策子系统根据地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数，水流状态，介质状况，边界条件和初始条件，根据概念模型进行选择计算模型，将数学模型进行数值化处理，将模拟结果与实测结果比较，进行参数调整，使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合，用校正的参数值进行预测，预测时需估算未来状态。

为确保人民群众生命财产安全，确保水电工程安全度汛，举行防御演练以增强相关部门的协调能力和指挥能力，提高人民群众遇到山洪灾害时的自救能力和逃生能力，辅助决策子系统可利用洪水风险分析三维推演全面掌握山洪灾害应急预案的实用性和可操作性，为防汛工作提供辅助决策，提高防汛决策的准确性和时效性，最大限度地减轻洪涝灾害所造成的损失。

其中，风险管理模块通过地图可视化方式，展示全国流域、河流、水电基地、风险隐患、预警信息和监测点，对风险隐患进行分级展示，可宏观查看全国流域风险隐患分布情况、监测跟踪情况和风险隐患预警情况。

通过二三维场景对数据进行展示，流域采用面形式进行叠加，河流通过线形式进行叠加，各级风险隐患采用红、橙、黄、蓝四色图标样式进行叠加展示，形成流域风险隐患四色一张图，利用对水电站风险隐患治理情况进行多维度的统计分析，在地图上点击风险隐患图标，实现对风险隐患的基本信息、治理信息、治理结果、图片、视频信息进行展示，全方位对风险隐患治理的数据进行掌握。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，包括应急管理子系统、辅助决策子系统和安全管理子系统；

所述应急管理子系统，用于应急预案、应急资源、应急演练以及应急能力评估数字化展示，在应急事件发生后，实现应急事件现场模拟、应急事件监测数据展示、应急实时消息管理、应急资源查询与展示、应急分析和应急指挥视频会商：

所述辅助决策子系统，用于结合三维可视化场景，通过数值模型的数据成果，结合三维GIS的空间分析、计算、绘制、渲染能力可以实现多种数值模拟，能直观的反映流域相关的气象、水文、泥沙、水质数值模型数据实际成果，为数值模型建模、计算、数据后期处理以及指导研究提供辅助支撑：

所述安全管理子系统，用于对地震、泥石流、堰塞湖、超标准洪水、大体积漂浮物开展全过程应急管理，包括风险调查、排查、巡查、监测、评估、预警与处置信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，其特征在于：所述应急管理子系统，包括应急预案模块、应急资源模块、应急处置模块、应急演练模块、应急能力评估模块，所述应急管理子系统按照流域水系、行政区对电站的预案进行检索，实现针对预案的多维度统计功能，统计当前预案总数、提交数量、到期数量，提供工程预案信息的详细查看，包括预案的分类、编制时间、编制单位、提交时间、历史版本、预案详细内容，便于管理部门对应急预案的提交、更新、过期、内容进行全面的掌控，对流域水电站各类应急资源进行管理，包括应急仓库、应急物资、应急装备、专家、队伍、安置点，并实现按照流域水系对应急资源进行查询。

3.根据权利要求1所述的一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，其特征在于：所述安全管理子系统，包括风险管理模块、隐患管理模块、风险评估模块、监测管理模块、卫星遥感模块，所述安全管理子系统通过对风险隐患开展评估定级。

4.根据权利要求1所述的一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，其特征在于：所述辅助决策子系统，包括流域隐患信息查询模块、隐患信息统计模块、隐患清单模块、隐患详情模块，所述辅助决策子系统根据地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数，水流状态，介质状况，边界条件和初始条件，根据概念模型进行选择计算模型，将数学模型进行数值化处理，将模拟结果与实测结果比较，进行参数调整，使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合，用校正的参数值进行预测，预测时需估算未来状态。

5.根据权利要求3所述的一种基于流域水电风险防控的应急管理系统，其特征在于：所述风险管理模块通过地图可视化方式，展示全国流域、河流、水电基地、风险隐患、预警信息和监测点，对风险隐患进行分级展示，可宏观查看全国流域风险隐患分布情况、监测跟踪情况和风险隐患预警情况。

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