《全球尺度流域水沙模擬的基本方法和關鍵技術》是依託清華大學，由李鐵鍵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：全球尺度流域水沙模擬的基本方法和關鍵技術
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李鐵鍵
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水資源利用和流域綜合管理的深入研究對流域水沙模擬的精度和效率提出了更高要求，境外水利項目和相關工程的大量實施也需拓展流域水沙模擬的覆蓋度。隨著信息技術和水沙模型的發展，構建全球尺度流域水沙模擬系統的可行性已初步具備。本項目旨在研究全球尺度流域水沙模擬的基本方法和關鍵技術，提出相應的並行計算方法和支撐技術，構建基於雲計算和大數據的全球尺度流域水沙模擬平台。主要研究內容包括：1、全球範圍內高解析度河網的提取、編碼與管理技術，為流域水沙模擬提供基礎數據支持；2、針對全球範圍公開來源的水沙模擬驅動數據，研究數據自動下載、存儲、服務接口等技術，支撐基於數據驅動的流域水沙模型運行；3、針對高性能計算機(HPC)環境下的全球尺度流域水沙模擬，提出基於現有子流域分解並行計算的多層並行算法，保證參數優選和模擬套用的效率；4、利用雲計算理論與技術，建立基於大數據的全球流域水沙模擬系統，推廣全球水沙模擬成果。
結題摘要
流域管理的發展對流域水沙模擬的精度和效率提出了更高要求，境外水利項目和相關工程的大量實施也需拓展流域水沙模擬的覆蓋度。隨著信息技術和水沙模型的發展，構建全球尺度流域水沙模擬系統的可行性已經具備。本項目的研究內容以全球範圍高解析度河網的提取、編碼與管理技術為基礎，以水沙模擬驅動數據的自動下載、存儲、服務為支撐，針對高性能計算環境下的全球尺度流域水沙模擬，提出基於現有子流域分解並行計算的雙層並行算法，利用雲計算技術，建立全球流域水沙模擬的試驗系統，並掌握全套相關技術。取得的主要成果包括： 1、河網的高精度提取方法與全球河網數據集在項目申請期已具備的高解析度結構化河網高效提取方法的基礎上，提出了基於填窪疏導的窪地預處理方法、基於最小代價搜尋的實測河流與遙感水面信息“燒錄”方法、基於地形統計的溝頭自動識別算法，提出了全球河網編碼體系，建立了基於30米解析度DEM的全球河網數據集Hydro 30。2、流域水沙模擬驅動數據的管理與精度評價開發了基於SOA架構的全球尺度多源氣象數據的自動獲取與管理方法，對驅動水沙模型運行的降水等公開來源數據的精度進行評價，針對缺觀測資料流域開展了參數率定方法和模型誤差分析等研究工作。3、全球尺度流域水沙模擬的並行計算算法在水沙模型基於子流域分解並行計算的基礎上，提出了用於參數率定的水沙模擬雙層並行計算方法和用於多方案雲服務的雙層並行計算方法。4、全球尺度流域水沙模擬雲服務技術與成果套用研發全球尺度水沙模擬計算模型的動態集成和模擬管理技術。基於全球河網和數字流域模型，開發了全球水情模擬試驗系統GRiFFS；面向山洪預警項目需要，開發了業務化運行的超大規模洪水預報預警系統。本項目完成了預定目標，並進行了大量技術拓展工作，形成了可用於全球尺度的流域對象數位化與流域水沙過程模擬的成套技術，構建了全球尺度流域水沙模擬的演示平台，開展了項目成果的套用工作，取得了良好的效果。
