城市內(nèi)澇是指由于強(qiáng)降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象，每年雨季到來我國城市內(nèi)澇時有發(fā)生。今年第5號臺風(fēng)“杜蘇芮”，7月28日上午在福建晉江沿海登陸，東南沿海多個城市經(jīng)受狂風(fēng)暴雨洗禮；臺風(fēng)北上后，受副熱帶高壓影響，又在京津冀地區(qū)發(fā)生特大暴雨，據(jù)北京市氣象局?jǐn)?shù)據(jù)，截至31日18時，北京已持續(xù)降雨46小時，平均降雨量207.6毫米，門頭溝出現(xiàn)最大降雨量580.9毫米，部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重內(nèi)澇，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全遭受極大威脅。為保障城市安全運(yùn)行，應(yīng)充分研究治理內(nèi)澇的經(jīng)驗(yàn)，做到未雨綢繆。

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面向城市內(nèi)澇災(zāi)害精準(zhǔn)防處需求，辰安科技立足自主創(chuàng)新，研發(fā)了“城市內(nèi)澇精細(xì)化實(shí)時預(yù)測預(yù)警模型”。模型耦合城市排水水文水動力+AI算法，貫穿“降雨-地表-管網(wǎng)-河道”全過程，在融合排水管網(wǎng)設(shè)施、河道水系、地形高程、城市下墊面等全要素?cái)?shù)據(jù)基礎(chǔ)上，以高精度網(wǎng)格降雨數(shù)據(jù)為輸入并實(shí)時滾動預(yù)測，向用戶提前、快速、準(zhǔn)確推送城市內(nèi)澇的精細(xì)化預(yù)警信息，內(nèi)澇區(qū)域、范圍、時間、水深以及重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)等關(guān)鍵信息一目了然。

相較于行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)預(yù)測模型，“城市內(nèi)澇精細(xì)化實(shí)時預(yù)測預(yù)警模型”具有5大核心優(yōu)勢。

1.模式多、兼容廣，涵蓋預(yù)報(bào)、實(shí)況、歷史等多類數(shù)據(jù)

該模型充分考慮降雨內(nèi)澇的實(shí)際場景，以歷史降雨、未來降雨同時觸發(fā)計(jì)算，以熱啟動形式輸入時空不均勻降雨實(shí)況數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，可兼容各地氣象部門和第三方廠商的智能網(wǎng)格降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和實(shí)況數(shù)據(jù)，并可直接接入當(dāng)?shù)氐母鱾€雨量站點(diǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)。

2.滾動化、實(shí)時化，實(shí)現(xiàn)未來3~6小時內(nèi)澇預(yù)測

區(qū)別于行業(yè)內(nèi)主流的離線式模型和基于“情景庫”的假實(shí)時模型，該模型每小時自動滾動觸發(fā)，在雨前和雨中接入降雨、河道流量、水位、水工構(gòu)筑物狀態(tài)等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，可預(yù)測未來3～6小時排水管渠設(shè)施的能力負(fù)荷情況，精細(xì)化推演城市內(nèi)澇積水場景。此外，模型也支持手動輸入降雨等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算推演，可支撐排水防澇應(yīng)急演練。

3.尺度大、速度快，融合GPU加速計(jì)算技術(shù)

模型支持GPU加速和網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)，適用于城市級大尺度的內(nèi)澇實(shí)時預(yù)測，針對200平方公里的建城區(qū)，在2米網(wǎng)格的空間分辨率下，僅需5～10分鐘即可快速給出城市內(nèi)澇的預(yù)測結(jié)果和動態(tài)演進(jìn)過程。相比傳統(tǒng)模型，覆蓋范圍更大、計(jì)算速度更快。

4.標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)度高，準(zhǔn)確性≥75%行業(yè)領(lǐng)先

依托近年來大量的城市內(nèi)澇建模和應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，辰安科技建立了城市排水?dāng)?shù)學(xué)模型建模標(biāo)準(zhǔn)流程體系以及降雨-管網(wǎng)-河道-城市內(nèi)澇案例數(shù)據(jù)庫，并研發(fā)訓(xùn)練了適用于地表徑流和管渠匯流的AI率定算法。通過不斷積累暴雨內(nèi)澇實(shí)測數(shù)據(jù)，持續(xù)自動率定地表產(chǎn)匯流和一二維水動力參數(shù)，讓模型預(yù)測準(zhǔn)確度不斷提高，目前該模型所應(yīng)用地市的內(nèi)澇預(yù)測準(zhǔn)確度達(dá)到75%以上，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。如蕪湖市2022年6?15暴雨內(nèi)澇的預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確度達(dá)到了78%，實(shí)際內(nèi)澇區(qū)域36個，模型準(zhǔn)確預(yù)測出28個。今年7月下旬以來，滁州市短時強(qiáng)降雨頻發(fā)，內(nèi)澇預(yù)測結(jié)果的整體準(zhǔn)確度達(dá)到了76%。模型在這些城市都有效支撐了汛期的排澇指揮調(diào)度。

蕪湖2022年6?15暴雨內(nèi)澇預(yù)測結(jié)果與實(shí)際對比

滁州市2023年7月某場短時強(qiáng)降雨的內(nèi)澇預(yù)測結(jié)果與實(shí)際對比

5.應(yīng)用廣、效果好，助力數(shù)十個城市防澇調(diào)度

截至目前，模型已累計(jì)應(yīng)用近30個城市、地區(qū)，服務(wù)面積近2000平方公里，涉及排水管渠達(dá)到2.1萬公里。在今年汛期，正在同時為全國多個重點(diǎn)城市，如合肥、成都、蕪湖、滁州等，提供城市內(nèi)澇預(yù)測預(yù)警服務(wù)，目前已有效應(yīng)對超過上百場短時強(qiáng)降雨的排水防澇調(diào)度處置。

此外，為有效監(jiān)測城市排水情況，提升排水防澇工作能力和體制機(jī)制活力。辰安科技還打造了立體化的排水物聯(lián)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，與城市內(nèi)澇預(yù)測預(yù)警模型有機(jī)結(jié)合。作為城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警平臺的有機(jī)組成部分，這一立體化的監(jiān)測網(wǎng)針對“降雨-地表-管網(wǎng)-河道”的全過程，為用戶提供貫穿“雨前-雨中-雨后”的全流程、全場景服務(wù)。雨前，提前推演預(yù)測城市內(nèi)澇場景，輔助管網(wǎng)河道預(yù)排騰空，指導(dǎo)排澇物資先期調(diào)度，做好防澇預(yù)案；雨中，對雨情、水情、險(xiǎn)情等態(tài)勢實(shí)時監(jiān)測、報(bào)警和聯(lián)動處置，并提供人員、物資、裝備等指揮調(diào)度的迅捷手段；雨后，提供降雨全過程復(fù)盤、回溯和分析能力，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

汛情緊急，辰安科技將依托自身科技能力和項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，傾力支持城市內(nèi)澇防治工作有序平穩(wěn)進(jìn)行，守護(hù)一方平安。