一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法技术

本发明专利技术公开了一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法，包括以下步骤：从暴露度、敏感性、适应能力三个方面构建新的脆弱性评价指标体系，并基于地理探测器确定指标权重；基于木桶理论及熵值法提出了指标间不均匀系数，结合综合指数法给出脆弱性三要素暴露度、敏感性及适应能力的量化值；建立协调发展度模型，充分考虑脆弱性三要素之间的关系；基于协调发展度模型和脆弱性三要素的量化值，首次提出了脆弱性多测度评估的六类测度及四类等级。该方法能够对山洪灾害脆弱性进行全面评估。

A multi measure assessment method of mountain flood disaster vulnerability

The invention discloses a multi measure evaluation method for vulnerability of mountain flood disaster, which includes the following steps: constructing a new vulnerability evaluation index system from three aspects of exposure, sensitivity and adaptability, and determining the index weight based on the geographical detector; proposing the non-uniformity coefficient between the indexes based on the barrel theory and entropy method, and giving the exposure degree of three elements of vulnerability based on the comprehensive index method Based on the quantitative value of the three elements of the coordinated development model and vulnerability, the paper puts forward six kinds of measures and four grades of vulnerability multi measure evaluation for the first time. This method can evaluate the vulnerability of mountain flood disaster comprehensively.

【技术实现步骤摘要】
一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法
本专利技术涉及灾害风险评估方法，尤其涉及一种山洪灾害脆弱性评估方法。
技术介绍
山洪灾害是全球范围内最危险的自然灾害之一。如何科学评判不同区域山洪灾害脆弱性，从而高效合理给出山洪灾害防治资金优化配置,对于降低山洪灾害损失意义重大。近年来，脆弱性已成为全球气候变化和可持续发展科学研究领域的焦点问题。目前关于脆弱性的概念一直都在更新，被广泛接受的理解是：因为暴露于环境和社会变化相关的压力以及缺乏适应能力而易受伤害的状态，包括暴露度、敏感性及适应能力的集合。其中，暴露度指来自外部的压力或扰动及可能影响压力或扰动大小的相关要素；敏感性指系统可能受到的潜在损失，包括物理损失、社会损失、经济损失、人口损失及生态损失等多方面损失；适应能力指描述系统吸收干扰的能力，同时保持相同的基本结构、运作方式、自我组织的能力以及适应压力和变化的能力。脆弱性评估往往被视为是一个多属性决策问题，它假设存在一组具有多个属性的备选方案，决策者应该对其进行评估和分析。用指标体系来表征地区脆弱性是解决类似问题的基本手段。越来越多关于脆弱性的评估方法及指标制定不断更新与改进。比如，使用主成分分析汇总社会经济数据，构建相关指标体系以评估社会脆弱性；使用地理信息系统技术评估脆弱性的空间异质性；使用模糊综合评价，灰色理论，聚类分析等相关技术手段对各研究领域的脆弱性评估。然而，目前的研究还存在以下不足：暴露度、敏感性及适应能力往往被独立计算，给出脆弱性的综合得分，只关注不同评估对象的最终得分，较少考虑暴露度，敏感性和适应能力之间相互关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种为山洪灾害防灾减灾，合理分配有限资源提供科学参考的山洪灾害脆弱性多测度评估方法。本专利技术的一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法，包括以下步骤：步骤一、将整个研究区域可划分为m个小流域，然后，采用设定年度区间内的暴露度、敏感性、适应能力指标共同构建整个研究区域中各小流域的山洪灾害脆弱性评价指标体系；步骤二、基于地理探测器分别计算评价指标体系中各个指标表征值空间分布与历史山洪灾害次数空间分布的相关关系值；同时利用公式(1)～(3)对各个指标的空间相关关系值进行统一化，得到各指标权重；基于地理探测器的暴露度指标权重、敏感性指标权重和适应能力指标权重确定分别采用如下公式计算：上式中，wEXj、wSEj、wACj分别为第j个暴露度指标、敏感性指标或适应能力指标的权重；PDEXj、PDSEj、PDACj分别为第j个暴露度指标、敏感性指标或适应能力指标的相关关系值，由地理探测器分别计算评价指标体系中各个指标值的空间分布与历史山洪灾害次数的空间分布的相关关系值获得；n、p、k分别为暴露度指标、敏感性指标、适应能力指标的个数；步骤三、基于木桶原理及熵值法定义指标间的不均匀系数，用以表征指标间分布不均性对山洪灾害脆弱性的影响，暴露度指标间、敏感性指标间及适应能力指标间的不均匀系数计算公式如下：UEXi＝2-HEXi(7)USEi＝2-HSEi(8)UACi＝2-HACi(9)上式中，HEXi为第i个小流域暴露度指标的熵值；HSEi为第i个小流域敏感性指标的熵值；HACi为第i个小流域适应能力指标的熵值；n为暴露度指标的个数；p为敏感性指标的个数；k为适应能力指标的个数；m为小流域个数；aij为第i个小流域的第j个暴露度指标的表征值；bij为第i个小流域的第j个敏感性指标的表征值；cij为第i个小流域的第j个适应能力指标的表征值；UEXi为第i个小流域的暴露度指标间不均匀系数；USEi为第i个小流域的敏感性指标间不均匀系数；UACi为第i个小流域的适应能力指标间不均匀系数；步骤四、基于综合指数法对脆弱性三要素进行量化，最终得到综合脆弱性三要素结果；脆弱性三要素：暴露度、敏感性和适应能力的量化值计算公式如下：上式中，EXi，SEi及ACi分别为第i个小流域的暴露度、敏感性及适应能力的量化值；步骤五、借助协调发展度模型，充分考虑暴露度、敏感性及适应能力两两之间的关系，综合量化脆弱性三要素间的相关关系；暴露度和适应能力两个系统之间协调度以及协调发展度的计算公式如下：上式中，Mi为第i个小流域中暴露度EXi与适应能力ACi的协调度；Di为第i个小流域暴露度与适应能力间的协调发展度；k为协调系数，取值在2到5之间；α、β均取0.5；敏感性和适应能力两个系统之间协调度以及协调发展度的计算公式如下：上式中，Mi为第i个小流域中敏感性SEi与适应能力ACi的协调度；Di为第i个小流域敏感性与适应能力间的协调发展度；k为协调系数，取值在2到5之间；α、β均取0.5；步骤六、脆弱性多测度评估：将脆弱性评估分为六类测度：潜在灾损型、潜在经济发展型、潜在防御缺陷型、潜在自组织能力型、潜在灾频型、潜在资源浪费型，分别对应六种大小关系：EXi>SEi、EXi<SEi、SEi>ACi、SEi<ACi、EXi>ACi、EXi<ACi；根据协调发展度的大小将每类测度的协调类型划分为四级：H-极度失调、S-严重失调、M-中度失调、L-基本协调，分别对应四种协调发展度的大小：0≤D≤0.1、0.1<D≤0.3、0.3<D≤0.7、0.7<D≤1。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：基于暴露度、敏感性及适应能力之间的两两关系，构建了新的脆弱性评价指标体系；提出了基于地理探测器的指标权重确定方法；基于木桶理论及熵值法提出了脆弱性评估中指标间不均匀系数，结合综合指数法给出脆弱性三要素暴露度、敏感性及适应能力的评估结果；进一步充分考虑脆弱性三要素之间的关系，基于协调发展度模型提出了脆弱性多测度评估的六类测度及四类等级，给出了更加科学精确的山洪灾害脆弱性评估方法。评估结果为山洪灾害防灾减灾，合理分配有限资源提供更科学的参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法的评估指标体系图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术进行详细描述。本专利技术首先构建了基于暴露度、敏感性和适应能力三要素的山洪灾害脆弱性评价指标体系。其次，充分考虑指标与历史山洪灾害的空间分布的相关关系，提出了基于地理探测器的客观权重确定方法对各指标进行赋权。再次，基于木桶原理及熵值法定义了指标间的不均匀系数，用以表征指标间分布不均性对山洪灾害脆弱性的影响。然后，基于综合指数法对脆弱性三要素进行量化，最终得到综合脆弱性三要素结果。最后，借助协调发展度模型，综合量化脆弱性三要素间的相关关系，定义潜在灾损型、潜在经济发展型、潜在防御缺陷型、潜在自组织能力型、潜在灾频型、潜在资源浪费型六类脆弱性测度以及各类测度中的四类等级，科学全面地给出当地的脆弱性评估结果。本专利技术的一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法，包括如下步骤：步骤一、将整个研究区域可划分为m个小流域，小流域划分方法可以参见《小流域划分及编码规范(SL653-2013)》，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将整个研究区域可划分为m个小流域，然后，采用设定年度区间内的暴露度、敏感性、适应能力指标共同构建整个研究区域中各小流域的山洪灾害脆弱性评价指标体系；步骤二、基于地理探测器分别计算评价指标体系中各个指标表征值空间分布与历史山洪灾害次数空间分布的相关关系值；同时利用公式(1)～(3)对各个指标的空间相关关系值进行统一化，得到各指标权重；基于地理探测器的暴露度指标权重、敏感性指标权重和适应能力指标权重确定分别采用如下公式计算：

【技术特征摘要】
1.一种山洪灾害脆弱性多测度评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将整个研究区域可划分为m个小流域，然后，采用设定年度区间内的暴露度、敏感性、适应能力指标共同构建整个研究区域中各小流域的山洪灾害脆弱性评价指标体系；步骤二、基于地理探测器分别计算评价指标体系中各个指标表征值空间分布与历史山洪灾害次数空间分布的相关关系值；同时利用公式(1)～(3)对各个指标的空间相关关系值进行统一化，得到各指标权重；基于地理探测器的暴露度指标权重、敏感性指标权重和适应能力指标权重确定分别采用如下公式计算：上式中，wEXj、wSEj、wACj分别为第j个暴露度指标、敏感性指标或适应能力指标的权重；PDEXj、PDSEj、PDACj分别为第j个暴露度指标、敏感性指标或适应能力指标的相关关系值，由地理探测器分别计算评价指标体系中各个指标值的空间分布与历史山洪灾害次数的空间分布的相关关系值获得；n、p、k分别为暴露度指标、敏感性指标、适应能力指标的个数；步骤三、基于木桶原理及熵值法定义指标间的不均匀系数，用以表征指标间分布不均性对山洪灾害脆弱性的影响，暴露度指标间、敏感性指标间及适应能力指标间的不均匀系数计算公式如下：UEXi＝2-HEXi(7)USEi＝2-HSEi(8)UACi＝2-HACi(9)上式中，HEXi为第i个小流域暴露度指标的熵值；HSEi为第i个小流域敏感性指标的熵值；HACi为第i个小流域适应能力指标的熵值；n为暴露度指标的个数；p为敏感性指标的个数；k为适应能力指标的个数；m为小流域个数；aij为第i个小流域的第j个暴露度指标的表征值；bij为第i个小流域的第j个敏感性指标的表征值；cij为第i个小流域的第j个适应能力指标的表征值；UEXi为第i个小流域的暴露度指标间不均匀系数；USEi为第i个小流域的敏感性指标间不均匀系数；UACi为第i个小流域的适应能力指标间不均匀系数；步骤四、基于综合指数法对脆弱性三要素进行量化，最终得到综合脆弱性三要素结果；脆弱性三要素：暴露度、敏感性和适应能力的量化值计算公式如下：上式中，EXi，SEi及ACi分别为第i个小流域的暴露度、敏感性及适应能力的量化值；步骤五、借助协调发展度模型，充分考虑暴露度、敏感性及适应能力两两之间的关系，综合量化脆弱性三要素间的相关关系；暴露度和适应能力两个系统之间协调度以及协调发展度的计算公式如下：上式中，Mi为第i个小流域中暴露度EXi与适应能力ACi的协调度；Di为第i个小流域暴露度与适应能力间的协调发展度；k为协调系数，取值在2到5之间；α、β均取0.5；敏感性和适应能力两个系统之间协调度以及协调发展度的计算公式如下：上式中，Mi为第i个小流域中敏感性SEi与适应能力ACi的协调度；Di为第i个小流域敏感性与适应能力间的协调发展度；k为协调系数，取值在2到5之间；α、β均取0.5；步骤六、脆弱性多测度评估：将脆弱性评估分为六类测度：潜在灾损型、潜在经济发展型、潜在防御缺陷型、潜在自组织能力型、潜在灾频型、潜在资源浪费型，分别对应六种大小关系：EXi>SEi、EXi<SEi、SEi>ACi、SEi<ACi、EXi>ACi、EXi<ACi；根据协调发展度的大小将每类测度的协调类型划分为四级：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐奎，练继建，杨伟超，宾零陵，李金轩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12