一、HydroMPM模型

1、模型介绍

2016年度自立项目HydroMPM系统开发与集成完成的洪水分析模拟软件等成果经权威专家鉴定整体达到国际领先水平，HydroMPM_FloodRisk入选国家防总《全国重点地区洪水风险图编制项目可选软件名录》。成果应用项目100余项，累计合同额达4亿元，并获2019年中国大坝工程学会科技进步奖一等奖。
“HydroMPM模型云平台”是珠科院基于前沿云应用理念和新型云建模技术独立自主研发的纯国产化建模平台。云平台基于B/S架构研发，内置了HydroMPM数学模型引擎，实现了一维、二维、一二维耦合水动力模型的构建、计算方案配置及成果可视化展示，形成了标准化、一体化的业务操作流程。依托动态网页交互技术，云平台在功能架构上综合实现了水动力建模业务的云建模、云计算、云展示与云存储功能，具有高速、高稳、高效、高集成的特点，将以“四高”支撑水旱灾害防御“四预”业务。HydroMPM模型引擎内核结合CPU-GPU高速并行计算技术，可见模型计算效率可提高至30倍，有力支撑实时预报预演，且具有模型计算不发散、任意初始场可计算收敛稳定的特点，确保了预报预演业务的稳定运行。云平台建模较传统建模方法效率提高50%以上，可基于网页随时随地协作建模，模型更新无需重复集成发布，进而依托云服务实现了模型在“四预”业务系统中的自动发布与集成。

HydroMPM包括一维 (HydroMPM1D )、二维 (HydroMPM2D ) 和一维 二维耦合 (HydroMPM12D ) 等。 HydroMPM2D 二维水动力及其伴生过程耦合数学模型 ，包括以下数学模型 ：
1） HydroMPM2D _ FLOW(二维浅水流动数学模型 )。
2） HydroMPM2D _ SWAN(二维波流耦合数学模型 )。
3） HydroMPM2D _ ECOLOGY(二维水生态多过程耦合数学模型 )。
4） HydroMPM2D _ SED[水 (潮) 流 盐度 波浪 泥沙耦合数学模型 ]
5）HydroMPM2D _ GPU(并行计算模型 )。选取 OpenACC 并行编程模式 ，实 现了二维水动力及其伴生过程耦合数学模型的 CPU GPU异构并行计算 ，显著提高 了模型计算效率 。

2、 珠江流域水旱灾害防御“四预”平台

珠江流域水旱灾害防御“四御”平台已经集成和调用的水利专业模型主要包括水文模型、水动力模型（重点河段淹没模型）、咸潮模型、水库群调度模型四类。珠江水利科学研究院研发了通用性的一二维水动力模型HydroMPM，以及具有珠江流域特色的风暴潮模型、咸潮模型及水库群调度模型。这些模型在珠江流域水旱灾害防御工作中具有较好的应用前景，其中部分模型已经应用于珠江流域水旱灾害防御“四预”系统。

3、西枝江流域实时洪水预报系统

“西枝江流域实时洪水预报系统”以西枝江流域为研究区域，以“数字化场景、智慧化模拟、精准化决策”为目 标，充分结合人工智能、大数据、倾斜摄影建模等新一代信息技术，以水文、水动力、调度多学科数值模型为支撑，为 流域防洪奠定了智慧化的先行示范基础。
在西枝江洪水实时调度系统建设中，通过水文机理模型和深度学习模型相结合，提出串、并联耦合的洪水实时预报技术，降低模型选择不当带来的决策失误风险。通过对降雨径流模型、洪水演进模型及水库调度模型的无缝耦合，并建成系统平台，实现预报调度一体化及业务化。
结合西枝江流域洪水特点，基于新安江模型、TOPMODEL模型、基于地形指数的分布式水文模型、人工智能预报模型、一二维水动力模型提出多模型耦合的洪水实时预报技术，实现了流域洪水预报预警及洪灾预演模拟，为数字孪生西枝江防洪模型平台的建设奠定了基础。
上、下游边界：水库下泄流量、岭下站流量、博罗站水位为实测值，部分河道区间流量过程为水文预报模型计算结果。水动力模型中增加内边界，耦合流域中的水利枢纽调度模型（按控制水位运行）。

二、 流溪河模型

1、模型介绍

流溪河模型包括流域划分、蒸散发计算、 产流计算、汇流计算、参数确定和模拟计算六个相互独立的部分。

• 流域划分子模型：收集各类流域特性数据，包括数字高程模型、土地利用类型和土壤类型等 ；在此基础上，将一个研究流域按 DEM 划分成多个单元流域，并确定各个单元流域上的物理特性数据；根据现有的流域降雨数据，估算各个单元流域上的降雨量。
• 蒸散发计算子模型：根据单元流域上的降雨量及土壤前期湿润指标，计算确定 各个单元流域上的蒸散发量。
• 产流计算子模型：根据单元流域上的降雨量和蒸散发量，计算确定各个单元流 域上的产流量，并将其划分成地表径流、壤中流和地下径流。
• 流域汇流子模型中有五种汇流类型：边坡汇流，发生在边坡单元上的地表径流汇流，采用运动波法进行计算；河道汇流 ，采用扩散波法进行计算；水库汇流，采用平移方法进行汇流计算;壤中流汇流，采用达西公式直接进行汇流计算；地下径流汇流，采用线性水库法进行汇流计算。
• 参数确定子模型：根据相应的方法，确定各个单元上的模型参数。
  模拟计算子模型：根据确定的模型参数，对一场洪水，根据降雨量的大小，进行 洪水过程的模拟计算，并对计算结果进行统计分析。

2、流溪河模型应用

流溪河流域属于受水利工程影响的典型流域，建成了以流溪河水库和黄龙带水库为龙头，包括大坳等 9 个拦河坝为骨干的防洪体系。9个拦河坝主要功能是提高坝址处的水位，在进行流域洪水预报及河道洪水演进计算时，可不考虑这些拦网坝工程对洪水径流量的调蓄作用，但由于拦河坝抬高了坝址以上水头，其对洪水演进的速度是有影响的，这方面的影响应该在洪水预报或洪水演进计算模型中予以考虑。
流溪河模型成功应用于流溪河水库流域、小型少资料的黄龙带水库流域、整体流溪河流域。

三、贵仁模型云

1、 模型介绍

• 一维模型（包括水动力、水质）：采用有限差分法求解圣维南方程组以及一维对流扩散方程，可用于单一河道或复杂河网的水动力水质模拟；可处理恒定流及非恒定流；提供了水位、流量、水位-流量关系型、自由出流、水闸、水堰等边界类型；可考虑区间入流或点源排污；可模拟水闸、水堰、水泵的作用以及其调度过程；可实时输出监测断面的水位、流量等计算结果；可冷启动或热启动；可自定义模型输出方式。
• 二维模型（包括水动力、水质）：采用三角形网格，可用于具有任意地形和边界的区域的水动力水质模拟；可概化堤防、公路等线状阻水结构；可处理恒定流及非恒定流；可模拟水闸、水堰、水泵的作用以及其调度过程；提供了水位、流量、自由出流、固壁等边界类型；可考虑点源排污；可采用固定时间步长或自适应时间步长；可实时输出监测点的水位、流速等计算结果，以及监测断面的流量计算结果；可统计输出最大淹没水深、洪水到达时间等洪水风险信息；可冷启动或热启动；可自定义模型输出方式。
• 一二维耦合模型：包括“上下游型”和“侧向型”等两种模型耦合方式；可设置堤防等水工建筑物；可设置堤防溃决条件及溃口发展过程。

2、 长江防洪预报调度系统

长江防洪预报调度系统建设是国家防汛抗旱指挥系统二期工程2014年度项目，采取洪水预报系统和防洪调度系统深度融合、实现洪水预报与防洪调度一体化的思路建设。长江防洪预报调度系统是以电子地图、专用数据库、水雨情信息、防洪预报调度模型为基础支撑，成功实现了模型与系统的紧密集成，该系统是由贵仁科技研发完成。