30 Sekunden für die Hochwasservorhersage von über 3 Millionen Berechnungseinheiten – das ist keine exklusive Fähigkeit von Supercomputern, sondern die Leistung des inländischen Hochwasserschutzmodells „GAST“, das vom Team der Xi'an University of Technology entwickelt wurde. Mit der zunehmenden Klimaveränderung häufen sich kurzzeitige Starkregenfälle, und das Risiko von Stadtüberschwemmungen wird immer deutlicher. Die drei Hauptprobleme traditioneller Modelle – „ungenau, unvollständig, langsam“ – werden nach und nach von diesem „China-Chip“ mit vollständig eigenständigen geistigen Eigentumsrechten gelöst.

Die „Drei-Rechnungs“-Probleme des städtischen Hochwasserschutzes

Jedes Jahr während der Hochwassersaison ist die städtische Überschwemmung ein Damoklesschwert für die Verantwortlichen. Wo sind die Wasseransammlungen? Wie tief ist das Wasser? Wie lange dauert der Rückgang? Die Antworten auf diese Fragen entscheiden direkt über den Erfolg oder Misserfolg von Hochwasserschutzmaßnahmen.

Doch traditionelle Hochwasservorhersagemodelle stehen seit langem vor drei großen Engpässen:

„Ungenau“ – Die Vorhersage von Wasseransammlungsorten und -tiefen in komplexem Gelände weist große Abweichungen auf, die Entscheidungsgrundlage ist unzuverlässig;

„Unvollständig“ – Prozesse wie Oberflächenabfluss, Kanalentwässerung, Flusshochwasser und städtische Überschwemmung sind voneinander getrennt und ergeben kein vollständiges Bild;

„Langsam“ – Hochauflösende Simulationen dauern oft Dutzende von Stunden; wenn die Ergebnisse vorliegen, ist das Hochwasser längst zurückgegangen.

Die Entwicklung eines leistungsstarken, eigenständig kontrollierbaren Hochwasservorhersagemodells ist dringend erforderlich.

Die drei Kern-Durchbrüche des GAST-Modells

Nach über zehn Jahren Forschung hat das Team für Wassersimulation und Katastrophenmanagement der Xi'an University of Technology erfolgreich das Modell für grafikbeschleunigte Oberflächenwasser- und Begleittransportprozesse (GAST-Modell) mit vollständig eigenständigen geistigen Eigentumsrechten entwickelt. Am 4. Juni 2026 wurde das Modell auf dem nationalen Symposium zu Hochwasserrisikokartenergebnissen offiziell vorgestellt und errichtet für über hundert Städte im ganzen Land eine „technologische Barriere“ gegen Hochwasser.

Hochpräziser, robuster Algorithmus mit Fehlerkontrolle unter 15 %

Das GAST-Modell hat auf algorithmischer Ebene einen wesentlichen Durchbruch erzielt. Im Vergleich mit gemessenen Daten liegt der Simulationsfehler der hydrodynamischen Parameter unter 15 % – das bedeutet, dass die Vorhersagegenauigkeit von Schlüsselparametern wie Wasseransammlungsort, Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit ein für die technische Anwendung nutzbares Niveau erreicht hat und eine zuverlässige Datenbasis für Hochwasserschutzentscheidungen bietet.

Vollständige Kopplung aller Elemente und Prozesse: Ein Modell deckt alle Szenarien ab

Der größte Nachteil traditioneller Modelle ist ihre „Eigenständigkeit“ – Oberflächenwasser bleibt Oberflächenwasser, Kanäle bleiben Kanäle, Flüsse bleiben Flüsse. Das GAST-Modell durchbricht diese Barriere und realisiert eine vollständige Kette von „Regenfall am Himmel – Oberflächenabfluss – Kanalentwässerung – Flusshochwasser – städtische Überschwemmung“. Ein Modell, das alle Szenarien durchdringt, macht den „Ursprung und Verlauf“ von Stadtüberschwemmungen auf einen Blick klar.

GPU-Beschleunigung + KI-Unterstützung: Rechenzeit von Stunden auf Minuten reduziert

Dies ist der beeindruckendste Durchbruch des GAST-Modells. In der Qinhan New City des Xixian New Area in Shaanxi deckt das Modell eine Fläche von 302 Quadratkilometern ab, mit über 3,68 Millionen Berechnungseinheiten – und eine Hochwasservorhersage dauert nur 30 Sekunden. Die Rechenzeit wurde von Dutzenden von Stunden bei traditionellen Modellen auf Minuten oder sogar Sekunden verkürzt, sodass „Regen vor dem Eintreffen, Überschwemmung vorhersehbar“ von einem Ideal zur Realität wird.

Vollständig eigenständige geistige Eigentumsrechte Chinas, vollständige Unabhängigkeit von ausländischer Abhängigkeit

Der Kernwert des GAST-Modells liegt nicht nur in seinen technischen Kennzahlen, sondern auch in seiner eigenständigen Kontrollierbarkeit. Das Modell hält an der eigenständigen Innovation von Kerntechnologien fest und wurde in die professionelle Modellbibliothek der digitalen Zwillingsplattform des Ministeriums für Wasserressourcen aufgenommen. Dies bedeutet, dass der Bereich der städtischen Hochwasservorhersage in China die Abhängigkeit von ausländischer Software vollständig überwunden hat und über ein eigenes „Hochwasserschutzgehirn“ verfügt.

Von „Engpass“ zu „Selbstvertrauen“ – die Einführung des GAST-Modells markiert den Eintritt Chinas in eine neue Phase der eigenständigen Innovation im Bereich der städtischen Wasserkatastrophensimulation und -bekämpfung.

Von über hundert Städten zum nationalen Wassernetz Chinas

Das GAST-Modell unterstützt derzeit Hochwasserschutzprojekte in über hundert Städten Chinas, und seine Anwendungsszenarien erweitern sich schnell:

Städtische Hochwasserschutz-Notfallkommando: Minutenprognosen ermöglichen es Entscheidungsträgern, vor starken Regenfällen präzise Wasseransammlungsorte und -tiefen vorherzusagen und frühzeitig Entwässerungskräfte zu stationieren, wodurch „passives Reagieren“ in „aktive Verteidigung“ umgewandelt wird.

Digitales Zwillings-Wassersystem: Das GAST-Modell wurde in die professionelle Modellbibliothek der digitalen Zwillingsplattform des Ministeriums für Wasserressourcen aufgenommen und integriert sich tief in den Aufbau des nationalen Wassernetzes. In städtischen digitalen Zwillingssystemen wird es zur „Rechenmaschine“ für die Simulation des gesamten Prozesses von „Regen – Abfluss – Überschwemmung – Rückgang“.

Bewertung des Baus von Schwammstädten: Das Modell kann die Reduzierungswirkung verschiedener Schwammanlagen auf städtische Überschwemmungen quantitativ bewerten und so eine wissenschaftliche Grundlage für die Planung von Schwammstädten liefern.

Mit Blick auf den „15. Fünfjahresplan“ wird das GAST-Modell mit einem noch präziseren und effizienteren „China-Chip“ die Sicherheit von Flüssen und Seen sowie das Wohlergehen der Bevölkerung schützen.