We propose and demonstrate a new approach for fast and accurate surrogate modelling of urban drainage system hydraulics based on physics-guided machine learning. The surrogates are trained against a limited set of simulation results from a hydrodynamic (HiFi) model. Our approach reduces simulation times by one to two orders of magnitude compared to a HiFi model. It is thus slower than e.g. conceptual hydrological models, but it enables simulations of water levels, flows and surcharges in all nodes and links of a drainage network and thus largely preserves the level of detail provided by HiFi models. Comparing time series simulated by the surrogate and the HiFi model, R2 values in the order of 0.9 are achieved. Surrogate training times are currently in the order of one hour. However, they can likely be reduced through the application of transfer learning and graph neural networks. Our surrogate approach will be useful for interactive workshops in initial design phases of urban drainage systems, as well as for real time applications. In addition, our model formulation is generic and future research should investigate its application for simulating other water systems.


翻译:我们提出并展示了一种基于物理制导机器学习的城市排水系统液压系统快速和准确替代模型的新方法。代孕人根据来自流体动力学(HiFi)模型的一套有限的模拟结果接受培训。我们的方法比HiFi模型将模拟时间减少一至两个数量级,因此比概念水文模型要慢一些,但在排水网络的所有节点和链接中都能够模拟水的水平、流量和附加费,从而在很大程度上保持HiFi模型提供的详细程度。代孕人和HiFi模型模拟的时间序列比较,R2值为0.9级。目前,代孕培训时间约为1小时。不过,通过应用转移学习和图形神经网络,这些时间可能会减少。我们的代孕方法将有益于城市排水系统初始设计阶段的互动讲习班以及实时应用。此外,我们的模型编制是通用的,未来研究应调查其用于模拟其他水系统的应用。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
46+阅读 · 2021年1月6日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员