破解城市内涝难题,数字孪生助力提升城市韧性

2023-12-01 16:05:59
2112

 

2021年7月17日,河南全省大部持续性出现大暴雨、特大暴雨强降水天气。7月18日8时至20日12时,河南全省降雨量超400毫米站点43处,超300毫米站点154处,超200毫米站点467处,超100毫米站点1426处。此次特大暴雨,致使河南省150个县(市、区)1478.6万人受灾,因灾死亡失踪398人,直接经济损失高达1200.6亿元。

2023年7月29日,受台风“杜苏芮”残余环流影响,北京市遭遇历史罕见特大暴雨。北京全区受灾人口约31万人,房屋倒损8418间、严重损坏26493间;城乡道路、电力、供排水、通信等基础设施大量损毁;全区有40个村需要重建。给人民生命财产带来了极大的损失。

 

城市内涝的原因

 

城市内涝是困扰我们已久的一个问题,而引发城市内涝产生的原因复杂多样,气候变化导致的极端降雨频发只是其中一个因素。

 

1.城市化过程中的大量人工硬化:随着城市化的快速发展,大量的房屋、道路和其他人工硬化表面使得雨水无法迅速渗透,形成了城市的“不透水区域”,导致降雨时无法有效地被地面吸收。

2.排水系统不畅:排水管道堵塞、下水道狭窄,都会妨碍雨水迅速流出,导致积水现象。

3.土地利用规划不当:不合理的土地利用规划会导致城市区域内涝问题。例如,低洼地区容易积水,而一些过度开发的区域可能没有足够的空间用于雨水的收集和排放。

4.城市经济活动引发的地表覆盖变化:例如大规模的土地开发和水泥化,减少了土地的透水性,使得雨水无法迅速渗透

 

海绵城市的提出

 

为科学解决城市内涝问题,2012年4月,在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中,“海绵城市”概念首次提出。海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性,也可称之为“水弹性城市”。

2017年3月5日中华人民共和国第十二届全国人民代表大会第五次会议上,李克强总理政府工作报告中提到:统筹城市地上地下建设,再开工建设城市地下综合管廊2000公里以上,启动消除城区重点易涝区段三年行动,推进海绵城市建设,使城市既有“面子”,更有“里子”。

 

城市内涝数字孪生系统的构成

 

数字孪生由物联网、信息化、大数据等技术发展而来,基于传感器实时感知系统运行状态,利用数字化和数值仿真技术复制三维物理实体,并在虚拟场景下模拟系统动态变化,实现对现实场景的还原、解释和推演,辅助优化决策和智慧调度措施。城市内涝数字孪生是将数字孪生技术应用于城市内涝的预估、预测、预警、预案上,为城市防洪排涝工作提供有力科学支撑。

 

 

数字孪生助力解决城市内涝

  • 城市管网与资源信息可视化

 

基于二三维一体化地理信息系统(GIS),将城市的道路、排水系统、供水管网等基础设施的空间分布清晰地展示在地图上,并通过各种图表、图层叠加等手段将城市的资源信息进行可视化呈现。

 

四信智慧水务城市内涝监测预警解决方案

  • 城市内涝监测可视化


通过物联感知平台,实现对水位、闸位、流量等监测信息的实时化监控与预警。整合了各类传感器和设备,能够实时采集城市水的关键数据。

 

四信智慧水务城市内涝监测预警解决方案

 

  • 城市防涝预测模型精准化和调度科学化

 

通过先进的数据分析和模拟技术,整合气象、地形、排水系统等信息,结合历史洪涝事件数据,精细分析不同区域的内涝潜在风险,提前识别可能受影响的区域。与此同时,利用城市防涝预测模型输出城市内涝预测结果,优化排水系统的运行策略,包括合理开启水闸、调整泵站运行等,确保在极端天气条件下最大限度地减轻内涝压力。

 

四信智慧水务城市内涝监测预警解决方案

 

数字孪生技术的应用为破解城市内涝难题提供了创新的解决方案。通过构建数字孪生城市,我们能够更好地理解城市内涝的复杂机理,并通过城市防涝预测模型及时采取有效的应对措施。在未来的城市规划和管理中,数字孪生技术将成为提升城市韧性的重要工具,为打造更具可持续性和抗灾能力的城市贡献力量。

 

如涉及侵权,请联系我们删除或做相关处理!

  • 上一篇
    四信城市防涝数字孪生平台的构建与应用
    2023-12-01

    利用数字孪生技术,依托水文水动力模型算法,打造智慧水务大脑,可大大提高城市防涝防洪效率,在灾难发生之前做到准备。.....

    查看详情
  • 下一篇
    解读《“十四五”城市排水防涝体系建设行动计划》:重排查、补短板、强规划、增韧性
    2022-07-20

    结合近年来相关城市排水防涝的经验教训,明确了城市排水防涝的重点问题的改进方向和要求,为推进城市排水防涝系统高质量建设助力。城市排水防涝工程是系统工程,需要伴随城镇化发展持续推动,解决内涝问题不能一蹴而就。“行动计划”指导我们用5年的时间,用系统和精准的措施,让老百姓有获得感和幸福感。在这个基础之上,还要久久为功,持续加强城市建设的系统性、整体性和协调性,不断提升城市防洪排涝能力。.....

    查看详情