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里斯本的城市规模数字双胞胎用于洪水弹性

里斯本的市政府利用数字双胞胎制定排水硕士计划,以减轻海平面上升和频繁的极端降雨事件的风险。

气候变化正在全球范围内加速极端天气活动,特别是在沿海和低洼地区。对于里斯本市,快速城市化与海平面上升和频繁和极端降雨等温度相关的问题,导致该地区的洪水风险增加和土壤不利。

问题

由于极端天气事件继续使城市现有且往往不足的排水基础设施不堪重负,由于财产和基础设施受到严重破坏,居民的生命和生计往往受到威胁。为了通过数据驱动的规划、开发和运营来提高城市的抗洪能力,市政府决定创建一个城市洪水模拟的数字孪生。洪水弹性模型使用数字双胞胎帮助优化现有排水基础设施资产的性能,并采取高级洪水恢复力规划的先发制人。

解决方案

数字双胞胎被定义为从来自多个传感器的连续更新的数据(实时空间数据)集(包括物联网,RFID,智能手机,地理空间工具等)创建的物理资产,过程或系统的虚拟表示。)。数字双胞型中的实时数据的使用为当局提供了城市基础架构及其资产的实时状态;同时向城市机构提供数据的洪水风险评估,紧急情况等,以便在合适的时间内做出明智的决定。

洪水恢复力模型的开发需要将城市尺度的现实建模、三维制图和洪水建模结合起来,在GIS平台上可以用于可视化、仿真和分析。

数字孪生解决方案帮助城市全面模拟备选方案,为几个回返期制定一个万无一有、全面的排水总体规划。洪水弹性模型使他们能够更好地应对极端天气条件。

这个过程

对于该项目,从无人机和地面图像收集空间数据(在需要时,当需要时,在需要时)用于现实模型和3D映射软件,以产生高分辨率,精确,准确,城市规模的3D现实网格。现实网格与基础设施资产的建筑物,包裹和其他关键要素进一步与基础设施资产的基本数据库,也包括数字地形数据,这是任何水文模拟的基础。因此,创建现实模型使工程师能够由于模型的高分辨率而直接关闭模型的开发和操作。

使用不同数据集的洪水模型场景,从无人机,卫星图像和激光扫描到GIS平台

利用现实模型/网格,建立了洪水弹性模型
通过为感兴趣的区域设置计算网格而建立,以源以源数字地形数据来提供用于在计算网格中查看洪水模拟的视觉上实际上下文。此外,计算网格包括实时空间(用于现实建模)和非空间数据(气象数据的实时馈送,流量的水文条件,降雨指数等),以开发洪水恢复力模型。高分辨率计算网格应用于超过500,000个节点,对应于四米的空间分辨率。这些计算网格基于来自最新地形和平程性数据层的插值。然后,该模型与下水道和雨水网络集成,以动态模拟城市雨水流量和排水,以了解由于风暴飙升导致该地区的潜在洪水。为了创造洪水恢复力模型,使用了Bentley的OpenFlows Watpos Service。

因此,所创造的洪水恢复力模型为城市当局提供了各种模拟的虚拟表示 - 雨水流量对基于不同速度,流动和方向的城市基础设施和资产的影响。

葡萄牙里斯本市中心的洪水模拟-两个不同的场景
  • 通过干预现有基础设施来减轻里斯本的洪水风险
  • 增强现有雨水系统的排水能力
  • 建设两个新隧道,偏离关键区域的多余雨水
  • 实现城市洪水模拟,以全面模型的替代方案,并帮助里斯本在未来几年内避免洪水

价值主张

在里斯本,估计基于数字双床型的洪水恢复力模型产生的场景,估计未来100年的20次洪水,并节省超过100,000,000欧元的损坏基础设施和生计损失。

当局还使用洪水弹性模型来确定两个隧道的最佳轨迹和大小,这两个隧道将使用不同的模拟。各种模拟使当局能够确定现有排水基础设施条件的洪水风险,并评估和提出新基础设施的缓解和复原战略。此外,该城市现在能够有效地对城市的供水、废水、雨水和其他供水系统进行预测分析,以预测洪水风险,并在洪水到来之前采取必要的主动行动和预防措施。