基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法技术

本发明专利技术公开了基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，属于灾害风险评估技术领域，解决现有技术中权重主观性强、结果准确性不高、成果针对性不足的技术问题。它包括S1、采用Copula函数进行概率分布分析，结合研究区域实际情况，建立多种洪水组合下各干流、支流的洪峰、洪量和洪水历时的多组合情景；S2、建立一二维耦合洪水模型，对洪水演进过程进行模拟分析；S3、构建指标并提取到评价单元后进行标准化处理；S4、进行主观权重和客观权重计算，然后计算组合权重；S5、计算综合风险性，最后划分洪涝风险等级。本发明专利技术基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，能够更好的用于城镇洪涝灾害的风险研判，从而有效降低城镇洪涝灾害的风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法


[0001]本专利技术涉及灾害风险评估
，具体涉及基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法。

技术介绍

[0002]在极端降雨和城镇化快速发展的背景下，如何避免以及减少洪涝灾害带来的人员伤亡和经济损失是我们现阶段亟需解决的问题。
[0003]在防洪排涝工程措施建设短板补齐前，通过城镇洪涝灾害风险研判，完善防灾减灾救灾能力，提升应急救援能力水平，是当前极为重要的非工程措施手段。
[0004]当前基于历史灾情统计、指标体系和水动力模型等方法开展的风险评估，分别存在历史数据积累不足、指标选择及权重设置不客观、指标分级无物理含义、模型设置调参速度慢、设置工况偏水利工程建设、易受降雨不确定性影响、与洪涝灾害防范应对联系不密切等主观性强、结果准确性不高以及成果针对性不强的问题，不利于针对性开展相关工作部署，有效降低城镇洪涝灾害的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，以解决现有技术中权重主观性强、结果准确性不高、成果针对性不足的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，包括以下步骤：S1、采用Copula函数进行概率分布分析，结合研究区域实际情况，建立多种洪水组合下各干流、支流的洪峰、洪量和洪水历时的多组合情景；S2、确认研究区内建模范围，建立一二维耦合洪水模型，并对模型参数进行率定和验证；再根据S1中计算的多情景组合方案，对各方案下的洪水演进过程进行模拟分析；S3、根据S2中多情景组合下洪水演进模拟结果，构建自然属性指标和社会属性指标，并将所述自然属性指标和社会属性指标提取到对应评价单元，并对各类指标进行标准化处理；S4、采用层次分析法和熵权法分别对S3中标准化后的指标体系进行主观权重和客观权重计算，然后采用距离函数计算各指标的组合权重；S5、根据S4中得到的组合权重，通过加权综合评估法计算各评价单元的危险性、脆弱性和防范应对能力，然后根据三要素模型计算各评价单元的综合风险性，最后通过分位数法将洪涝风险划分为高风险、较高风险、中风险和低风险四个等级。
[0007]可选的或优选的，S3中构建所述自然属性指标和社会属性指标并提取到对应评价单元的方法，包括以下步骤：S3.1、自然属性指标包括洪涝灾害危险性指标；选取洪水特征相关的致灾因子构建洪涝灾害危险性指标；
S3.2、社会属性指标包括脆弱性指标和洪涝灾害防范应对能力指标；选取洪涝灾害的承灾体构建脆弱性指标；选取洪涝灾害应对体制机制、灾害应急准备、灾害应急救援以及灾害安置救助构建洪涝灾害防范应对能力指标；S3.3、对自然属性指标以规则网格划分评价单元，对社会属性指标以最小行政边界划分评价单元；S3.4、采用GIS软件对自然属性指标和社会属性指标进行空间处理并提取到各评价单元，然后采用极差变换法对连续性变量进行无量纲标准化处理。
[0008]可选的或优选的，S3.4中对自然属性指标和社会属性指标进行标准化处理的方法，包括以下步骤：S3.4.1、确定各指标的最大值和最小值，并计算极差；S3.4.2、用评价单元内观察值减去最小值，再除以极差，得到正向指标，计算公式如下；其中，为第i个评价单元第j个指标的值，为第j个指标的最大值，为第j个指标的最小值，为标准化后的正向标准值；S3.4.3、用第j个指标的最大值减去观察值，再除以极差，得到负向指标，具体计算公式如下：其中，为标准化后的负向标准值。
[0009]可选的或优选的，S4中得到各指标组合权重的方法，包括以下步骤：S4.1、采用层次分析法分别将危险性、脆弱性和防范应对能力指标分解为目标层、准则层和指标层，确定各个指标的主观权重；S4.2、采用熵权法计算各指标的信息熵和客观权重；S4.3、通过以下距离函数公式，计算各指标主观权重和客观权重的分配系数；S4.3、通过以下距离函数公式，计算各指标主观权重和客观权重的分配系数；
其中，为各个指标的主观权重，为各个指标的客观权重，为主观权重分配系数，为客观权重分配系数；S4.4、通过S4.3中得到的各指标的主观权重、客观权重以及对应的主观权重分配系数与客观权重分配系数，通过以下公式得到各指标的组合权重：其中，为指标的组合权重。
[0010]可选的或优选的，S5中计算各评价单元综合风险性，以及通过分位数法划分洪涝风险等级的方法，包括以下步骤：S5.1、通过以下公式分别计算各评价单元的危险性H、脆弱性V和防范应对能力R
c
：：：其中，H
i
为第i个评价单元的危险性；为第i个评价单元的脆弱性值；为第i个评价单元的防范应对能力；为第j个指标的组合权重；为各评价单元各指标标准化后的值（取或者）；S5.2、根据S5.1计算得到的各评价单元的危险性H、脆弱性V和防范应对能力R
c
，采用三要素模型计算各评价单元的综合风险值，公式如下：S5.3、将S5.2中得到的综合风险值通过分位数法把洪涝风险分为多个等级。
[0011]可选的或优选的，S5.3中通过分位数法把洪涝风险分为多个等级的方法为：综合风险值在区间（0，25%]内为低风险等级，综合风险值在区间（25%，50%]内为中风险等级，综合风险值在区间（50%，75%]内为较高风险等级，综合风险值在区间（75%，100%]内为高风险等级。
[0012]基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：（1）洪水情景模拟更符合实际：本专利技术提供的基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，主要是依靠河道水文监测数据，采用最优的Copula函数进行概率分布分析，分析研究区洪涝灾害规模的频率分布特征，作为一二维耦合模型的模拟边界条件，最后进行洪水演进模拟。其结果不受到上游降雨分布和量级的不确定性影响，其模拟精度更高，更符合研究区洪涝灾害实际情况；
（2）评估指标体系构建更全面：首先，本专利技术的致灾因子指标的选择主要源自一二维洪水模拟成果，充分反映研究区洪涝灾害的空间、时间上的分布情况，其危险性评估的精度更高。其次，在进行脆弱性指标选择时，综合考虑承灾体的人口、经济、建筑、农作物、基础设施等方面指标，更全面的体现社会属性在洪涝灾害影响下的脆弱性。最后，从体制机制、应急准备和安置救助等方面选取的防范应对能力指标，创新型的、更充分的反映了地方在灾前准备、灾时处置的作用对城镇洪涝灾害的防灾减灾能力；（3）风险评估过程更合理：首先，在进行自然属性指标和社会属性指标数据处理时分别采用规则格网和村（社区）行政边界为评价单元，充分的展现了自然属性指标在空间上的分布特征，间接的反映了不同的村（社区）受洪涝灾害的影响以及其自身对洪涝灾害的防范应对能力。其次，基于水动力学的情景模拟，再结合指标体系法的风险评估方法，充分避开了指标选取的片面性，以及降雨分布和量级的不确定性等问题。最后，采用危险性、脆弱性和防范应对能力三要素风险评估模型综合的展现了城镇洪涝灾害的风险情况，解决了传统灾害风险分析方法在深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用Copula函数进行概率分布分析，结合研究区域实际情况，建立多种洪水组合下各干流、支流的洪峰、洪量和洪水历时的多组合情景；S2、确认研究区内建模范围，建立一二维耦合洪水模型，并对模型参数进行率定和验证；再根据S1中计算的多情景组合方案，对各方案下的洪水演进过程进行模拟分析；S3、根据S2中多情景组合下洪水演进模拟结果，构建自然属性指标和社会属性指标，并将所述自然属性指标和社会属性指标提取到对应评价单元，并对各类指标进行标准化处理；S4、采用层次分析法和熵权法分别对S3中标准化后的指标体系进行主观权重和客观权重计算，然后采用距离函数计算各指标的组合权重；S5、根据S4中得到的组合权重，通过加权综合评估法计算各评价单元的危险性、脆弱性和防范应对能力，然后根据三要素模型计算各评价单元的综合风险性，最后通过分位数法将洪涝风险划分为高风险、较高风险、中风险和低风险四个等级。2.根据权利要求1所述的基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，其特征在于，S3中构建所述自然属性指标和社会属性指标并提取到对应评价单元的方法，包括以下步骤：S3.1、自然属性指标包括洪涝灾害危险性指标；选取洪水特征相关的致灾因子构建洪涝灾害危险性指标；S3.2、社会属性指标包括脆弱性指标和洪涝灾害防范应对能力指标；选取洪涝灾害的承灾体构建脆弱性指标；选取洪涝灾害应对体制机制、灾害应急准备、灾害应急救援以及灾害安置救助构建洪涝灾害防范应对能力指标；S3.3、对自然属性指标以规则网格划分评价单元，对社会属性指标以最小行政边界划分评价单元；S3.4、采用GIS软件对自然属性指标和社会属性指标进行空间处理并提取到各评价单元，然后采用极差变换法对连续性变量进行无量纲标准化处理。3.根据权利要求2所述的基于情景模拟的城镇洪涝灾害风险研判方法，其特征在于，S3.4中对自然属性指标和社会属性指标进行标准化处理的方法，包括以下步骤：S3.4.1、确定各指标的最大值和最小值，并计算极差；S3.4.2、用评价单元内观察值减去最小值，再除以极差，得到正向指标，计算公式如下；其中，为第i个评价单元第j个指标的值，为第j个指标的最大值，为第j个指标的最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹恒，庞全，蒲晓飞，王立娟，梁瑞锋，王蕾，石宇，汤欣雨，张书峰，李仁海，廖军，马松，马国超，贾洁琼，朱云波，匡也，张婧，
申请(专利权)人：四川安信科创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：