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城市“暴雨-内涝-交通瘫痪”复合链生灾害风险智能感知与超前识别系统

发布时间:2026-05-12

主要完成人:吴英健 所属单位:唐山学院

本产品面向极端暴雨引发的城市复合链生灾害,研发了物理机理与人工智能深度融合的智能感知与超前识别系统。系统基于复杂网络理论构建“排水-路网-地下空间”耦合网络模型,首次揭示了暴雨致灾因子从“点”(易涝点)到“线”(路网中断)再到“面”(区域交通瘫痪)的非线性级联演化规律;以二维浅水方程为物理骨架,将物理守恒律作为硬约束嵌入深度学习(物理信息神经网络PINN),实现分钟级快速模拟,同步输出积水深度、流速、路网通行状态等多灾种风险指标;构建“蓝-黄-红”三级超前预警指标体系,结合数据同化与不确定性量化,为应急决策提供30分钟以上的超前预警及情景推演。

适用范围:

核心技术与关键技术指标

本产品的核心技术是物理机理与人工智能深度融合的复合链生灾害智能感知与超前识别技术。具体包括:①排水-路网-地下空间耦合网络建模技术,基于复杂网络理论构建城市基础设施耦合网络,揭示从点(易涝点)到线(路网中断)再到面(区域瘫痪)的级联失效机理;②物理信息神经网络(PINN)融合建模技术,以二维浅水方程为物理骨架,将质量守恒、动量守恒等物理定律作为硬约束嵌入深度学习,实现分钟级快速模拟与物理一致性保障;③多灾种风险同步识别技术,模型同步输出积水深度、流速、路网通行状态三类风险指标,建立积水深度-通行能力映射关系(0.15m/0.3m/0.5m阈值);④“点-线-面”三级超前预警技术,构建蓝-黄-红三级预警指标体系,结合卡尔曼滤波数据同化与蒙特卡洛不确定性量化,提供90%置信水平下的风险概率图。关键技术指标包括:积水深度模拟精度NSE≥0.75,路网中断识别准确率≥85%,计算效率较传统模型提升50倍以上,单次预报≤5分钟,超前预警时间≥30分钟,预警更新频率≤10分钟/次。

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