目錄
第1章 湖庫(kù)水環(huán)境與數(shù)字孿生技術(shù)概述 1
1.1 湖庫(kù)水環(huán)境現(xiàn)狀及治理挑戰(zhàn) 1
1.1.1 當(dāng)前湖庫(kù)水質(zhì)狀況 1
1.1.2 湖庫(kù)主要污染源及特點(diǎn) 3
1.1.3 水環(huán)境主要治理措施及成效 5
1.1.4 水環(huán)境治理面臨的主要挑戰(zhàn) 8
1.2 數(shù)字孿生技術(shù)概述 9
1.2.1 數(shù)字中國(guó)建設(shè) 9
1.2.2 數(shù)字孿生水利建設(shè) 10
1.3 湖庫(kù)水質(zhì)管理現(xiàn)狀及數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求 12
1.3.1 湖庫(kù)水質(zhì)管理現(xiàn)狀 12
1.3.2 湖庫(kù)水質(zhì)管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求 13
參考文獻(xiàn) 14
第2章 數(shù)字孿生水質(zhì)安全建設(shè)挑戰(zhàn)與需求 16
2.1 數(shù)字孿生水質(zhì)安全建設(shè)挑戰(zhàn) 16
2.1.1 客觀條件的復(fù)雜性 16
2.1.2 管理思路與技術(shù)瓶頸 18
2.1.3 模型精度和計(jì)算效率有待提升 19
2.1.4 平臺(tái)集成滯后 21
2.2 數(shù)字孿生水質(zhì)安全建設(shè)需求 22
2.2.1 國(guó)家與行業(yè)對(duì)數(shù)字化的需求 22
2.2.2 實(shí)際工程管理需求 27
參考文獻(xiàn) 29
第3章 數(shù)字孿生湖庫(kù)水質(zhì)管理系統(tǒng)框架 31
3.1 總體架構(gòu) 31
3.1.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施 31
3.1.2 數(shù)字孿生平臺(tái) 33
3.1.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用 35 3.1.4 網(wǎng)絡(luò)安全體系 36
3.1.5 保障體系 36
3.1.6 系統(tǒng)用戶 36
3.2 應(yīng)用架構(gòu) 36
3.3 數(shù)據(jù)架構(gòu) 37
3.4 技術(shù)架構(gòu) 38
3.4.1 技術(shù)架構(gòu)圖 38
3.4.2 軟件體系架構(gòu) 38
3.4.3 主要軟件平臺(tái)選型 39
3.5 網(wǎng)絡(luò)及安全體系架構(gòu) 41
3.5.1 網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu) 41
3.5.2 安全體系架構(gòu) 42
第4章 監(jiān)測(cè)感知與數(shù)據(jù)底板 43
4.1 監(jiān)測(cè)感知 43
4.1.1 水文監(jiān)測(cè) 43
4.1.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè) 48
4.2 數(shù)據(jù)類型 52
4.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 52
4.2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 52
4.2.3 業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù) 52
4.2.4 外部共享數(shù)據(jù) 53
4.2.5 地理空間數(shù)據(jù) 53
4.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 53
4.3.1 數(shù)據(jù)匯集 53
4.3.2 數(shù)據(jù)處理 54
4.3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 55
4.3.4 數(shù)據(jù)服務(wù) 55
參考文獻(xiàn) 56
第5章 水環(huán)境專業(yè)模型 57
5.1 水質(zhì)分析評(píng)價(jià)模型 57
5.1.1 模型概述 57
5.1.2 模型原理與構(gòu)建流程 57
5.1.3 實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景 60
5.2 機(jī)理模型 63
5.2.1 河流一維水動(dòng)力水質(zhì)模型 63
5.2.2 湖庫(kù)三維水動(dòng)力水質(zhì)模型 68
參考文獻(xiàn) 103
第6章 水生態(tài)專業(yè)模型 104
6.1 湖庫(kù)藻類富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型 104
6.1.1 模型概述 104
6.1.2 模型分類與機(jī)理 104
6.1.3 模型構(gòu)建流程 107
6.2 應(yīng)用案例 111
6.2.1 項(xiàng)目概況 111
6.2.2 模型構(gòu)建 112
6.2.3 情景模擬方案 118
6.2.4 模擬結(jié)果與討論 120
參考文獻(xiàn) 130
第7章 水生態(tài)環(huán)境智能模型 131
7.1 水質(zhì)水生態(tài)智能預(yù)報(bào)模型 131
7.1.1 基于長(zhǎng)短期記憶算法的水質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型 131
7.1.2 藻類預(yù)測(cè)預(yù)警模型 141
7.2 視頻圖像智能識(shí)別模型 149
7.2.1 模型原理 149
7.2.2 模型構(gòu)建流程 150
7.2.3 應(yīng)用場(chǎng)景 152
參考文獻(xiàn) 153
第8章 知識(shí)庫(kù) 156
8.1 水質(zhì)預(yù)警規(guī)則庫(kù) 156
8.1.1 監(jiān)測(cè)告警規(guī)則 156
8.1.2 預(yù)測(cè)預(yù)警規(guī)則 156
8.2 水質(zhì)預(yù)演歷史場(chǎng)景庫(kù) 156
8.3 水質(zhì)預(yù)案知識(shí)庫(kù) 157
8.4 知識(shí)管理平臺(tái) 158
8.4.1 知識(shí)管理方式 158
8.4.2 平臺(tái)管理 159
8.4.3 業(yè)務(wù)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng) 159
第9章 業(yè)務(wù)應(yīng)用 160
9.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析 160
9.1.1 功能描述 160
9.1.2 功能劃分 160
9.1.3 業(yè)務(wù)流程 161
9.1.4 功能設(shè)計(jì) 161
9.1.5 界面設(shè)計(jì) 164
9.2 水質(zhì)在線推演 166
9.2.1 功能描述 166
9.2.2 功能劃分 166
9.2.3 業(yè)務(wù)流程 168
9.2.4 功能設(shè)計(jì) 168
9.2.5 界面設(shè)計(jì) 170
9.3 水質(zhì)預(yù)警分析 172
9.3.1 功能描述 172
9.3.2 功能劃分 172
9.3.3 業(yè)務(wù)流程 173
9.3.4 功能設(shè)計(jì) 173
9.3.5 界面設(shè)計(jì) 174
9.4 水質(zhì)安全態(tài)勢(shì)預(yù)演 176
9.4.1 功能描述 176
9.4.2 功能劃分 176
9.4.3 業(yè)務(wù)流程 180
9.4.4 功能設(shè)計(jì) 182
9.4.5 界面設(shè)計(jì) 184
9.5 水質(zhì)安全預(yù)案管理 187
9.5.1 功能描述 187
9.5.2 功能劃分 187
9.5.3 業(yè)務(wù)流程 187
9.5.4 功能設(shè)計(jì) 188
9.5.5 界面設(shè)計(jì) 189
參考文獻(xiàn)191
第10章 應(yīng)用實(shí)例 192
10.1 丹江口水庫(kù)秋汛170m蓄水 192
10.2 旱澇轉(zhuǎn)化條件下丹江口水庫(kù)磷濃度分布及趨勢(shì)變化 195
10.3 數(shù)字孿生南水北調(diào)中線 197
10.3.1 南水北調(diào)中線簡(jiǎn)介 197
10.3.2 數(shù)字孿生南水北調(diào)中線水質(zhì)安全簡(jiǎn)介 197
10.3.3 數(shù)字孿生南水北調(diào)中線水質(zhì)安全應(yīng)用 200