超大特大城市极端暴雨致涝过程高效模拟预测方法研究
侯精明1
王添1
李东来1
潘鑫鑫1
杨永平2
张世杰3
陈光照1
马利平1
吕佳豪1
官保君1
1.西安理工大学 旱区水工程生态环境全国重点实验室,710048,西安2.陕西省水旱灾害防御中心,710004,西安3.陕西省西安市应急管理局,710018,西安
摘要：全球气候变化背景下,城市极端暴雨致涝风险日益加剧,如何在超大特大城市中实现极端暴雨致涝过程的高效精准预测,已成为防灾减灾与提升城市韧性的核心科学问题和工程需求.为解决传统水动力模型计算效率低、实时性差的问题,提出一种融合物理机理模型与人工智能(AI)算法的双驱动高效模拟预测方法.集成产流计算、二维水动力汇流及管网-地表耦合机制,构建高精度雨洪过程数值模型;通过非均匀网格优化和多GPU并行计算融合,实现超大特大城市极端暴雨致涝过程高效高精度模拟;以物理模型生成训练数据驱动AI预测模型的模式,实现超大特大城市极端暴雨致涝过程的快速预测.以陕西省西安市为例,基于融合物理机理与AI算法的双驱动预测模型较传统水动力模型提速约287倍,相对误差低于10%,实现了极端暴雨主城区积水风险分级快速预测.该方法为超大特大城市暴雨内涝快速预警与科学应对提供了高效技术支撑.
关键词：超大特大城市极端暴雨内涝数值模拟物理机理-AI双驱动快速精准预测水文水动力模型
分类号：TV878(治河工程与防洪工程)TV212(水资源调查与水利规划)
资助基金：国家重点研发计划(2024YFC3012403)国家自然科学基金(52409104)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-21（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 19-28 )
英文信息