暴雨山洪灾害的发生与防治虚拟仿真实验

暴雨山洪灾害是我国“十三五”及“十四五”计划重点要解决的水文气象灾害，也是近年来国内外研究的热点问题，目前水利与气象部门都亟需深刻理解山洪灾害动态过程及熟悉灾害防治等方面经验的学生和人才。

背景与痛点

山洪灾害是我国洪涝灾害致人死亡的主要灾种：20世纪90年代，全国每年因山洪灾害死亡1900～3700人，约占洪涝灾害死亡人数的62%～69%；2000年～2010年，山洪灾害死亡人数平均每年1079人，占洪涝灾害死亡人数的65%～92%（其中2010年为92%，死亡失踪3887人）；2011年-2015年山洪灾害年均死亡人数400人，占洪涝灾害死亡人数的60%-75%。

暴雨山洪灾害突发性强，破坏力大，预报预警难，且多发生在偏远山区，交通不便、通讯不畅，是我国防汛工作的难点和薄弱环节。因此，实际教学中，不可能在真实环境事件时去还原危险大、破坏强的突发山洪灾害动态过程，必须借助虚拟仿真技术来还原真实的山洪暴发场景。

山洪灾害认知虚拟仿真实验

解决方案：原则与方针

对此，恒点与南京信息工程大学基于实测暴雨山洪数据，利用最新暴雨山洪预警预报技术，共同开发“暴雨山洪灾害的发生与防治虚拟仿真实验”，开展不同水文气象条件下暴雨山洪灾害发生与防治。 

本实验以真实的山洪灾害实测数据为支撑，由山洪灾害认知、水文气象条件探索实验、不同山洪防治措施防治训练、山洪防治方案综合设计四个部分，构成山洪防治实验体系。

解决方案：设计亮点

本实验结合水文与水资源工程专业、大气科学（水文气象）培养方案的要求，根据本专业特色专业主干课程《山洪泥石流预警预报》的关键知识点，梳理出从“典型认知”—“综合训练”—“系统探索”三个层次的实验。

水文气象条件探索虚拟仿真实验

（1）通过暴雨山洪灾害的山洪灾害认知学习模块，帮助学生了解和掌握暴雨山洪灾害发生的过程和原理。帮助学生掌握暴雨山洪灾害发生的外部环境、重要过程、各过程的原理，深入了解山洪发生的降雨过程、蒸散发过程、下渗过程、坡面汇流及河网汇流过程的基本原理，为系统综合实验奠定基础。

（2）通过水文气象条件设计的综合训练，学生根据自己前期的理解水平，根据暴雨山洪灾害发生的影响因素，采用对照与参数控制法，学生通过控制降雨历时、降雨强度、前期土壤含水量、前期河道流量等关键水文气象因素，理解不同因素对暴雨山洪灾害的影响程度。

（3）在山洪灾害防治措施设计模块，学生自主设计与修改防治措施参数，探索不同植树造林措施、不同拦水坝类型、不同泄洪道对山洪灾害的防治效果与异同，最后分析归纳出不同防治措施的优缺点。

山洪防治措施综合设计虚拟仿真实验

结语：

恒点与南京信息工程大学共同开发设计的“暴雨山洪灾害的发生与防治虚拟仿真实验”在知识传授点额基础上，协同相应的能力培养、素质提高，学生通过对虚拟仿真项目各个实验模块的操作，直观地参与大规模山洪灾害防治，提升实践创新能力，为水利人才培养注入新的动力。