小雨不積水、大雨不內(nèi)澇，重慶市兩江新區(qū)有個(gè)地方像海綿一樣“會(huì)呼吸”。這里正是國(guó)家首批海綿城市試點(diǎn)區(qū)域悅來(lái)“海綿城”。遇到降雨時(shí)，它能就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水，補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)水循環(huán)；在干旱缺水時(shí)，它將蓄存的水釋放出來(lái)，并加以利用。

在悅來(lái)新城海綿城市建設(shè)過(guò)程中，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院承擔(dān)了監(jiān)測(cè)與信息平臺(tái)建設(shè)任務(wù)。重慶院高級(jí)工程師、大數(shù)據(jù)中心副主任張學(xué)睿對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō)：“項(xiàng)目組自2017年4月以來(lái)，已建設(shè)完成水力、水質(zhì)、氣象等監(jiān)測(cè)站點(diǎn)381座，站點(diǎn)均已上線(xiàn)運(yùn)行。同時(shí)，實(shí)時(shí)上傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)供信息平臺(tái)各子系統(tǒng)調(diào)用，各子系統(tǒng)也相應(yīng)根據(jù)專(zhuān)業(yè)要求，研發(fā)了基于水文和水環(huán)境模型的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、展示、預(yù)警等功能模塊?！?/span>

智能化技術(shù)與實(shí)際需求的完美結(jié)合

張學(xué)睿告訴記者，大數(shù)據(jù)中心主要研發(fā)包括大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)、數(shù)據(jù)挖掘與處理算法及軟件、人工智能應(yīng)用系統(tǒng)軟件在內(nèi)的算法模型和軟件系統(tǒng)。

“大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)要達(dá)到可對(duì)應(yīng)百萬(wàn)級(jí)別傳感器或用戶(hù)的同時(shí)并發(fā)連接訪(fǎng)問(wèn)、數(shù)據(jù)存取能力，重慶研究院已投資約兩千萬(wàn)元，建設(shè)了200萬(wàn)億次/秒計(jì)算能力的超算設(shè)備用于支撐基礎(chǔ)平臺(tái)研發(fā)和運(yùn)行?！睆垖W(xué)睿表示。

與此同時(shí)，以人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)算法研究為核心，大數(shù)據(jù)中心面向電商、智慧城市等不同數(shù)據(jù)類(lèi)型，能夠提供高效率、高精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)建模與預(yù)測(cè)分析，尤其是通過(guò)承接國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)，面向三峽庫(kù)區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和模型推演進(jìn)行了深入研究，對(duì)三峽區(qū)域水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

張學(xué)睿說(shuō)：“根據(jù)國(guó)家海綿城市試點(diǎn)項(xiàng)目的要求，重慶海綿城市監(jiān)測(cè)與信息平臺(tái)建成后，將為海綿城市考核評(píng)估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，海綿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要對(duì)海綿設(shè)施、匯水分區(qū)地塊、排水管網(wǎng)及排放口進(jìn)行體系化監(jiān)測(cè)，支持系統(tǒng)性評(píng)估與相互校驗(yàn)，全面評(píng)價(jià)海綿城市建設(shè)對(duì)城市帶來(lái)的影響?！?/span>

在此基礎(chǔ)上，在重慶市海綿城市建設(shè)過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也對(duì)雨水花園、蓄水池、植草溝等各種海綿設(shè)施等措施進(jìn)行監(jiān)測(cè)跟蹤、積累數(shù)據(jù)，形成技術(shù)規(guī)范，以對(duì)同類(lèi)城市提供經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)。

具備創(chuàng)新特質(zhì)的監(jiān)測(cè)與信息平臺(tái)

為了能夠全面評(píng)價(jià)悅來(lái)海綿城市建設(shè)成果，評(píng)估具體海綿設(shè)施在所在匯水分區(qū)中的效果，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了創(chuàng)新，在系統(tǒng)上可以做到同時(shí)從小尺度（具體海綿設(shè)施的種類(lèi)參數(shù)）到大尺度（悅來(lái)新城的控制指標(biāo)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)、模型計(jì)算和評(píng)價(jià)。

“重慶市悅來(lái)海綿城市監(jiān)測(cè)與信息平臺(tái)并不是簡(jiǎn)單的降雨預(yù)報(bào)播報(bào)工具，我們研發(fā)了基于500米×500米的2小時(shí)精細(xì)化降雨預(yù)報(bào)高分辨率水文水環(huán)境模型?！睆垖W(xué)睿表示。

結(jié)合布置在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的300多個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)實(shí)時(shí)采集、傳輸?shù)拇笈勘O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由后臺(tái)數(shù)字化水文、水力模型進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)模擬計(jì)算，平臺(tái)就可以分析預(yù)測(cè)未來(lái)2小時(shí)之內(nèi)的降雨是否會(huì)造成排水管涌、路面積水、城市內(nèi)澇等現(xiàn)象。這不僅能將傳統(tǒng)方式下被動(dòng)、事后的防洪救災(zāi)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)、智能化的災(zāi)害預(yù)警與應(yīng)對(duì)，還會(huì)贏得寶貴的防災(zāi)響應(yīng)時(shí)間，極大地提升決策的科學(xué)性。

由于重慶特殊的山地條件，除了巖土層正常含蓄雨水量，系統(tǒng)還需要通過(guò)高精度模型分辨直接滲流進(jìn)入管網(wǎng)的流量、外部區(qū)域來(lái)水流量和區(qū)域內(nèi)異常排污流量。

因此，平臺(tái)建立了“山地環(huán)境下的高精度管網(wǎng)模型”對(duì)管網(wǎng)排水進(jìn)行模擬計(jì)算，除了計(jì)算降雨時(shí)的流量，該模型還可以通過(guò)異常數(shù)據(jù)分析，對(duì)違規(guī)排放進(jìn)行精準(zhǔn)定位報(bào)警和管網(wǎng)異常淤積報(bào)警。

張學(xué)睿說(shuō)：“結(jié)合地表覆蓋情況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和區(qū)域社會(huì)生產(chǎn)生活數(shù)據(jù)等，我們可以對(duì)悅來(lái)區(qū)域的庫(kù)塘、河道、蓄水池的水質(zhì)變化情況進(jìn)行分析，提供水環(huán)境管控決策的專(zhuān)業(yè)支撐報(bào)告?！?/span>

大數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件大有可為

除了海綿城市建設(shè)，張學(xué)睿帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)也將大數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件應(yīng)用到其他方面?！皥F(tuán)隊(duì)參與了國(guó)家級(jí)跨行業(yè)、跨地域的大數(shù)據(jù)信息化工程，國(guó)務(wù)院三峽綜合管理能力建設(shè)實(shí)施規(guī)劃的編制工作，并牽頭編寫(xiě)了生態(tài)環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)、重慶數(shù)據(jù)采集管理中心等7個(gè)項(xiàng)目建議書(shū)?！睆垖W(xué)睿告訴記者。

根據(jù)參與編制的國(guó)務(wù)院三峽綜合管理能力建設(shè)實(shí)施規(guī)劃，研究團(tuán)隊(duì)將大數(shù)據(jù)技術(shù)與智慧環(huán)境相結(jié)合，針對(duì)水利、環(huán)保、應(yīng)急等三峽庫(kù)區(qū)管理部門(mén)需求，分析了以遙感、自動(dòng)監(jiān)測(cè)等手段獲取的海量環(huán)境數(shù)據(jù)，完成對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游核心區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)的水環(huán)境動(dòng)態(tài)感知及預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，為境內(nèi)總體水質(zhì)信息、水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、污染流域防治、事故應(yīng)急分析提供可視化的數(shù)據(jù)支撐。

除此以外，重慶市長(zhǎng)壽湖水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)、重慶市水環(huán)境中的抗生素監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)、重慶市應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)源管理系統(tǒng)、智能江北規(guī)劃設(shè)計(jì)等項(xiàng)目也應(yīng)用了相關(guān)研究成果。

張學(xué)睿說(shuō)：“作為智慧城市理念的典型案例實(shí)踐，重慶市悅來(lái)海綿城市監(jiān)測(cè)與信息平臺(tái)具有很強(qiáng)的外延性和可擴(kuò)展性，可以方便地覆蓋其他鄰近區(qū)域，輔助悅來(lái)區(qū)域的智能市政和應(yīng)急管理?！?/span>

根據(jù)團(tuán)隊(duì)的規(guī)劃，他們將進(jìn)一步整合新傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)成果，全面建成兼具智慧監(jiān)測(cè)、智慧預(yù)警、智慧管控等功能的全球領(lǐng)先實(shí)時(shí)智慧管控平臺(tái)，全面優(yōu)化海綿城市及雨洪排水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管控能力，為提升城市排水設(shè)施運(yùn)行效率、保障城市防洪排澇安全、改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供決策支持。

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