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城市建筑群水灾蔓延模拟方法研究

城市洪水；实时仿真；数值模拟；降雨预测；元胞自动机

城市洪水已成为世界各地城市的一个普遍问题。洪水对城市人员疏散能力提出了新的要求，城市洪水中复杂的排水系统和城市表面的高度空间异质性对准确快速的洪水模拟提出了相当大的挑战。为此，本研究提出了一种基于元胞自动机和物理方程的洪水模拟方法。城市洪水在模拟过程中基于元胞自动机和水动力学方程，在保证精确性的基础上采用更快速的方式将降雨、分配和蒸散发等过程结合。研究结果表明，与现有最先进的其他洪水模拟软件相比该程序更全面准确地展示出高精度和快速计算在城市洪水动力学模拟中的作用，计算精度达到秒级同时总运行时间控制在一小时内提供了洪水深度和淹没范围的高分辨率预测作用。基于GPU加速的同时使用多重子时间步长进行迭代，大幅度增加了模拟的速度和精确度。这项研究介绍了一种新的用于城市洪水模拟的分层代理模型结构，提供了有价值的城市环境中快速洪水预警和风险管理的见解。