武汉市水务科学研究院围绕市水务规划咨询研究，经过多年的数据积累，形成武汉水空间一张图平台，集成5大类50小类约1628个属性水务自然资源河湖水系与水务设施数据，并整合高清遥感、地理测绘等底图资源，形成水务空间二维数据、重点区域三维数据的水空间一张图体系。依托水空间一张图，在洪涝模拟、遥感解译、水质模拟等领域进行创新研究，实现了水务“预报、预警、预案、预演”四预的功能基础。

洪水预报可实现分钟级频次

3月24日，水利部发布信息称，我国正式进入汛期，较多年平均入汛日期（4月1日）偏早8天。据预测，今年汛期区域性、阶段性旱涝重于常年，极端水旱灾害事件多发。

防汛历来都是武汉“天大的事”，不断提高防汛预警预报的科学性和准确性，一直是市水科院科研团队努力的方向。日前记者获悉，由市水科院研发的举水流域洪水实时预报技术已正式投入使用，这将为武汉城市防洪安全再添一道防线。

市水科院规划室负责人谢珊介绍，举水流域位于湖北省东北部，自北向南流经麻城、团风等县市，于武汉市新洲区汇入长江。举水干流全长170.4千米，流域面积4055平方千米，是长江的一条重要的跨市域支流。由于武汉位于举水下游最末端，因此流经区域受到上游来水影响较大。“上游发生多大的降雨，怎样影响水位、水量，演进到下游的武汉后，水位、水量又会产生多大变化，可能产生哪些灾害？”这些数据的预测预报，密度越大越好，精度越高越好。

谢珊表示，此前的预报多为不在线的趋势预报，而市水科院举水洪水预报模型采用IFMS软件，由降雨径流模块、一维河网模块和二维地表漫流模块耦合而成。降雨径流模块采用新安江模型，用于各子流域产汇流模拟计算。

“一维河网模型用于径流汇入河道之后的演进过程模拟，包括沿程各断面水位、流量和流速等。二维地漫流模型用于模拟举水河沿岸边重点区域和易淹区的洪水演进的过程。”谢珊表示，该模型的建立为中小河流的全流域洪水预报提供了基础，并且为实时预报，最高可实现分钟级预报。对于风险区的划定、人员转移线路的制定、防范预案的编制等，都具有更强的可操作性和指导性。

举水流域洪水预报主界面

可像查天气预报一样查渍水预报

2021年7月20日，河南郑州那场罕见的特大暴雨和随之产生的巨大灾害，时隔近两年依然是水务科学家们研究的对象。这场降雨如果发生在武汉，会导致怎样的结果？我们应该以怎样的“底线思维”筹划各项应对措施？

早在当年“7·20”后不久，市水科院“李敏工作室”团队就利用计算机数据模型，将郑州那场罕见强降雨“搬”到了武汉，生成了武汉中心城区“郑州7·20降雨”淹没图，发现结果并不乐观，必须进一步完善各类应急预案。

市水科院副院长李敏介绍，他们基于郑州“7·20”特大暴雨，利用水力模型，对武汉市中心城区内涝风险区域进行了定量分析，划分了不同区域风险等级，对重点防护对象，如医院、学校、养老院、地铁、下穿涵洞、排涝泵站等进行风险识别。

同时，通过对武汉市直排型水系、调蓄型水系退水过程的分析，来预测调蓄型湖泊在不同工况下的最高水位与各水系退水时间，最后从标准内内涝防治体系、超标内涝风险应急触发条件分析、重点防御措施等方面提出应对极端暴雨内涝的策略。

李敏表示，对于普通百姓而言，这项研究也十分有意义。“比如，基于武汉水空间一张图，我们正在部分区域开放查询试点渍涝情况，某个点位淹水的深度、流速、风险等级等信息都可以方便地查询，就像我们现在查看天气预报一样。”

武汉中心城区模拟“郑州7·20降雨”淹没图

更快捷更精准的流域内涝调度

武汉是著名的百湖之市，市域范围内有大小166个湖泊。市水科院水环境工程师符韵介绍，江南片区的城中湖，大多具有调蓄功能，在汛期面临强降雨时，这些城中湖预先降低水位，承担着重要的削峰分流作用。然而，预降水位是个准确性要求很高的技术活，不能简单凭经验任意调度。“水位降得少了，可能装不下雨水，造成漫溢内涝。水位降得多了，可能会造成水体蓝藻水华暴发。”

市水科院通过东沙流域内涝预警及精细化风险预测技术，能够为东沙湖流域的防汛排涝提供预报预警数据，支撑精细化防汛调度管理。据介绍，该技术建模总面积约184.2平方公里，其中东湖汇水区约112.5平方公里，沙湖汇水区约6.78平方公里，杨春湖汇水区约4.02平方公里，其它汇水区约60.9平方公里。通过采用IFMS/Urban模型，构建东沙湖流域洪涝预报预警模型，经过一系列计算，可以精确生成预降水位的时间和高度，为决策提供科学数据的支持。

符韵表示，在东沙湖流域洪涝预报预警模型的基础上，通过采用1米×1米的激光雷达点云数据细化了水果湖、茶港片区的模型。“该模型的构建区别于城市水系大尺度内涝风险的识别，实现了城市敏感区细化至建筑边界、道路区间的内涝风险识别技术的突破；并为静候细化研究坡面流速、渍涝深度组合对于行人、车辆的定量研究提供了数据支撑；为渍涝点的精准预防、行泄通道的组织提供了依据。”

水果湖区域雨水径流图

遥感技术让填占湖泊行为无所遁形

随着生态环境被摆在越来越重要的位置，湖泊的保护也成为公众关注的一大焦点。随着河湖长制的不断深入推进，官方河湖长联手民间河湖长定期开展巡湖，守护良好生态的同时也保障湖泊岸线不被侵占。

但在远郊的深山老林内，人工巡湖通常很难覆盖，此时，基于高分辨率遥感的河湖岸线智能分析模型就派上了用场，不但成为无人巡查湖泊的守护者，对于有人巡查的湖泊，也成为河湖长巡湖的得力助手。

市水科院遥感工程师邓实权介绍，针对深度学习模型在岸线监管上应用的限制，基于深度学习模型的遥感影像岸线目标检测方法，可利用不同时期的高分辨率遥感影像数据，智能识别河湖库管理范围内建构筑物及其变化情况，辅助河湖库岸线管理、违章违法行为监测识别、水域空间变化研究等，为提高河湖岸线的高效监管提供技术支撑。对于图像中出现的建筑物、网箱等变化，系统能够自动识别并分析预警，精准判断河湖岸线出现的细微变化，并将相关证据提供给执法人员。

水体岸线监测模块

此外，遥感技术还可以提供多尺度、多光谱、多平台的蓝藻水华信息，并反映其时空特征，对分析蓝藻水华暴发规律具有重要意义，这已在蓝藻水华监测中得到广泛应用。