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Rapid simulation for real-time flood depth prediction using support vector machine

delete2025-08-29
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OA
AI
B
Beom-Jin Kim
M
Min Kyu Kim
J
Jae-Hwan Yoo
B
Byunghyun Kim *
DOI:10.1038/s41598-025-17090-2delete
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摘要

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局部强降水(LIP)因气候变化而加剧,已日益导致严重的城市内涝。尽管传统水动力学模型(如SWMM和FLO-2D)在洪水预测中具有高精度,但其计算需求阻碍了实时应用。本研究引入了一种基于支持向量机(SVM)的快速洪水水深预测模型,该模型使用基于物理的1D–2D耦合模拟生成的数据进行训练。目标区域为首尔江南金衡公寓交叉路口——该区域极易发生内涝。累计降雨量和雨水口溢流数据(1至5小时情景)被用作预测洪水水深的输入变量。模型验证包括两部分:(1) 1D–2D水动力学模型(SWMM–FLO-2D)通过2010年9月21日的实测洪水记录进行验证,与NDMS淹没点的匹配度为64%;(2) 训练后的SVM模型通过与3小时Huff分布降雨情景下生成的FLO-2D结果进行比较进行验证。SVM模型表现出优异的性能,R² = 0.988,NSE = 0.987,差异百分比 = 1.080,RMSE = 0.098 m。结果表明,将机器学习与物理模拟相结合能够提供快速可靠的洪水预测,支持城市地区的及时灾害响应。
Keyword:
Rapid simulation
LIP (Local Intensive Precipitation)
SVM (Support Vector Machine)
Real-time
Flood depth
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机构

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department of civil engineering
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K
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