虚拟孪生为城市提供真正的洪水解决方案
不断加剧的强烈洪水事件对城市构成重大威胁。了解虚拟孪生如何帮助建立复原能力。
洪水是一个多维度的问题
在过去的十年中，全球发生的几次极端洪水事件暴露了城市系统越来越容易受到气候驱动的极端水文的影响。从南亚，经过欧洲和非洲，再到南美洲，前所未有的降雨强度、城市扩张和适应措施不力，共同产生了严重的社会、经济、生态和基础设施后果。
据联合国减少灾害风险办公室 （UNDRR） 称，据报告，洪水占与天气相关的灾害发生的 35-40%，每年直接损失估计超过 2000 亿美元，不包括级联影响 （1）。政府间气候变化专门委员会 （IPCC） 强调气候变化导致的洪水风险和影响不断升级。IPCC 在其第六次评估报告 （2） 中强调，极端降水事件，包括导致河流和洪涝的强降雨，在许多地区正在增加频率和强度。
2025 年，横跨多大洲的灾难性洪水使城市和农村系统越来越容易受到极端水文气象事件的影响：在韩国，暴雨淹没了近 29,448 公顷的农田（相当于约 40,000 个足球场），并对数百个公共结构、道路和排水系统造成了破坏（3).在阿根廷港口城市巴伊亚布兰卡，几个小时内降雨量约为 260 毫米，山洪暴发造成至少 16 至 17 人死亡，数千所房屋被洪水淹没，影响了该市 340,000 名居民中的约 70% （4）。
根据世界卫生组织 （WHO） 的数据，洪水不仅会导致人员伤亡，还会导致长期健康问题，包括水传播疾病和心理健康挑战 （5）。欧洲环境署 （EEA） 报告称，洪水还会破坏生态系统，破坏栖息地，侵蚀土壤并减少生物多样性，进而影响支持社区的自然服务 （6）。这些发现表明，洪水的后果不仅限于建筑物和道路，还影响到人类健康和环境。
这些事件说明了在气候变化加剧的情况下，多维影响是如何相互交织的，并强调迫切需要更好的管理策略。
洪水现象到底是什么？为什么会这样？
当水超过土地或排水系统的容量时，就会发生洪水，其驱动因素包括：强降雨或长时间降雨、快速融雪、河流或大坝溢出、城市化增加地表径流、低洼地理和气候变化，这加剧了极端天气事件。这些因素共同使全球范围内的洪水越来越频繁和严重。当我们谈论洪水时，很容易将其想象为一个大问题——但实际上，洪水有多种形式，每种形式都有自己的原因和挑战。让我们更深入地了解不同的类型和挑战：
当强降雨或融雪后河流溢出时，就会发生河流洪水。这是我们在大河流域和洪泛区看到的典型洪水。
山洪暴发是突然而猛烈的——通常在大雨后几分钟内发生，尤其是在水不易渗入地下的陡峭或城市地区。
沿海洪水发生在风暴潮、涨潮甚至海啸的推动下，随着海平面的持续上升，沿海洪水变得越来越普遍。
当大雨淹没排水系统，导致街道、田野和低洼地区积水时，就会发生洪水泛滥（也称为地表水泛滥）。
地下水泛滥更慢、更微妙。当地下水位在长时间潮湿后上升，渗入地下室或低地时，就会发生这种情况。
由大坝或堤坝溃决引起的洪水是一种罕见但具有破坏性的事件，会在几乎没有警告的情况下释放大量水。
识别不同类型的洪水及其导致它们的因素有助于我们设计智慧城市，改进洪水动力学模拟，开发预警系统并加强社区抵御未来风险。与正确的仿真工具，我们可以更有效地规划和应对洪水事件，最大限度地减少损失并保护人类和生态系统。
使用虚拟孪生预测和减少洪水相关风险
使用虚拟孪生允许规划人员和紧急服务部门以极高的精度模拟洪水场景。该交互式模型展示了水如何每小时流过社区，识别基础设施中的薄弱环节，并有助于构思长期战略，例如加强防洪、设计更智能的疏散路线和引导 智能、可持续、城市规划降低未来风险的决策。通过为城市规划者、紧急服务甚至公众提供共享的、数据驱动的视图，虚拟孪生将洪水管理从被动的危机控制转变为主动、协调和高效的社区保护。
在达索系统，我们为客户提供所谓的洪水管理可行性研究，即解决方案即服务。在这种方法中，我们使用现有数据或来自专业合作伙伴的数据，在当前的“原样”状态下创建城市的详细数字副本，使我们能够精确地模拟洪水事件。通过 3D 高分辨率模拟，我们执行风险、脆弱性和危险评估，识别最脆弱的社区和地区以及潜在的暴露和危害。然后，我们提供交互式仪表板和高级数据分析来支持决策。基于这些见解，我们探索和测试缓解措施，从防洪屏障等传统解决方案到基于自然的干预措施，例如创建蓄洪池或改变土地覆盖以提高吸水率。我们的平台允许客户模拟多种缓解方案，帮助设计有效的策略来降低洪水风险并增强城市复原力。
最后的思考
面对日益增加的洪水风险和日益复杂的城市，基础设施和城市的虚拟孪生体验 技术和详细的洪水可行性研究对于现代城市规划来说正变得不可或缺。它们不仅可以准确预测洪水易发地区，还可以测试预防措施，例如改善排水、防洪屏障和优化疏散路线。这些工具应用于不同的城市环境，表明有效的抗洪能力不能依赖孤立的行动，而是需要不同利益相关者的协调战略，基础设施、技术和社区准备工作共同努力，创建更安全、更有弹性的城市。
