基于數(shù)字孿生的湖庫水質(zhì)安全建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

目錄
第1章 湖庫水環(huán)境與數(shù)字孿生技術(shù)概述 1
1.1 湖庫水環(huán)境現(xiàn)狀及治理挑戰(zhàn) 1
1.1.1 當(dāng)前湖庫水質(zhì)狀況 1
1.1.2 湖庫主要污染源及特點 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)字中國建設(shè) 9
1.2.2 數(shù)字孿生水利建設(shè) 10
1.3 湖庫水質(zhì)管理現(xiàn)狀及數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求 12
1.3.1 湖庫水質(zhì)管理現(xiàn)狀 12
1.3.2 湖庫水質(zhì)管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求 13
參考文獻 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 模型精度和計算效率有待提升 19
2.1.4 平臺集成滯后 21
2.2 數(shù)字孿生水質(zhì)安全建設(shè)需求 22
2.2.1 國家與行業(yè)對數(shù)字化的需求 22
2.2.2 實際工程管理需求 27
參考文獻 29
第3章 數(shù)字孿生湖庫水質(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 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)測感知與數(shù)據(jù)底板 43
4.1 監(jiān)測感知 43
4.1.1 水文監(jiān)測 43
4.1.2 水質(zhì)監(jiān)測 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 55
4.3.4 數(shù)據(jù)服務(wù) 55
參考文獻 56
第5章 水環(huán)境專業(yè)模型 57
5.1 水質(zhì)分析評價模型 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 實際應(yīng)用場景 60
5.2 機理模型 63
5.2.1 河流一維水動力水質(zhì)模型 63
5.2.2 湖庫三維水動力水質(zhì)模型 68
參考文獻 103
第6章 水生態(tài)專業(yè)模型 104
6.1 湖庫藻類富營養(yǎng)化生態(tài)動力學(xué)模型 104
6.1.1 模型概述 104
6.1.2 模型分類與機理 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 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)報模型 131
7.1.1 基于長短期記憶算法的水質(zhì)指標(biāo)預(yù)測模型 131
7.1.2 藻類預(yù)測預(yù)警模型 141
7.2 視頻圖像智能識別模型 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)用場景 152
參考文獻 153
第8章 知識庫 156
8.1 水質(zhì)預(yù)警規(guī)則庫 156
8.1.1 監(jiān)測告警規(guī)則 156
8.1.2 預(yù)測預(yù)警規(guī)則 156
8.2 水質(zhì)預(yù)演歷史場景庫 156
8.3 水質(zhì)預(yù)案知識庫 157
8.4 知識管理平臺 158
8.4.1 知識管理方式 158
8.4.2 平臺管理 159
8.4.3 業(yè)務(wù)場景驅(qū)動 159
第9章 業(yè)務(wù)應(yīng)用 160
9.1 水質(zhì)監(jiān)測分析 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 161
9.1.5 界面設(shè)計 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 168
9.2.5 界面設(shè)計 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 173
9.3.5 界面設(shè)計 174
9.4 水質(zhì)安全態(tài)勢預(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 182
9.4.5 界面設(shè)計 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 188
9.5.5 界面設(shè)計 189
參考文獻191
第10章 應(yīng)用實例 192
10.1 丹江口水庫秋汛170m蓄水 192
10.2 旱澇轉(zhuǎn)化條件下丹江口水庫磷濃度分布及趨勢變化 195
10.3 數(shù)字孿生南水北調(diào)中線 197
10.3.1 南水北調(diào)中線簡介 197
10.3.2 數(shù)字孿生南水北調(diào)中線水質(zhì)安全簡介 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