【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灾害风险评估，具体为一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统及方法。
技术介绍
1、近年来，全球气候变化导致极端降雨事件的发生频率和强度不断增加，极端降雨或者急剧融雪引起的江河湖泊水位迅猛上涨，极易形成洪涝灾害。洪涝灾害具有突发性强、峰高量大和危害面积广等特征。洪涝灾害风险评估作为防洪减灾领域的重要措施之一，具有重要意义。
2、随着数值模拟与计算机技术的发展，洪涝灾害风险评估由定性逐渐向定量趋势发展，即基于水文水动力学的物理模型。洪涝模拟的理论基础是水文循环规律，以及水动力学物理机制。水文学方法是最早被采用的方法，基于水文学原理进行流域产汇流计算，结构简单，效率较高，如专利cn202011301416.9与cn201910283595.9公开的山洪水文预报模型，重点计算流域断面的流量过程线，但无法模拟地表漫流的过程，无法计算淹没范围与泛洪区水位；水动力学方法基于网格单元进行模拟，分别利用一维圣维南方程组和二维浅水方程进行排水管网、河道及地表的水流汇流计算。如专利cn201711265111.5和cn201810067029.x公开的山洪动态演进仿真模型，该方法计算精度较高，但同样对地形精度要求高；并且对于大范围流域的洪水模拟，耗费过多的计算资源。
3、所以，本专利技术公开一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统及方法来解决问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：该洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统包括数据采集模块、数据处理模块、模型建立模块、风险评估模块和差异化预警模块；
3、所述数据采集模块用于采集待分析区域的高程数据、土地利用数据、土壤类型数据、历史洪涝灾害数据和实时降雨数据；所述数据处理模块用于流域特征提取与划分，在arcgis中利用hec-geohms进行水文分析，所述hec-geohms为暴雨径流模拟软件，生成子流域、集水线等，最终生成水文建模的地理文件；所述模型建立模块用于建立水文模型和洪水淹没模型；所述风险评估模块用于将洪涝灾害风险划分等级；所述差异化预警模块基于层次聚类对预测人员提出针对性的避灾建议。
4、根据上述方案，所述高程数据数据类型为栅格数据，为保证后续水动力模型稳定性，若所述高程数据能够反映待分析区域的河道地形，无需修改，若所述高程数据无法反映河道地形，根据河流表面矢量数据及河底高程，在arcgis中利用栅格计算器修改高程数据；
5、所述土地利用数据数据类型为栅格数据，含有待分析区域的地表覆盖类型，地表覆盖类型包括耕地、森林、草地、灌木地和湿地；
6、所述土壤类型数据数据类型为栅格数据，含有待分析区域的土壤类型，土壤类型包括淋溶土、盐碱土、沙洲、岛屿、半淋溶土和人为土；
7、所述历史洪涝灾害数据数据类型为浮点型时间序列数据，用于模型参数设定和模型验证，至少需要2场历史洪灾数据，一场用于参数设定、一场用于模型验证；所述历史洪涝灾害数据包括历史降雨量、历史洪灾流量数据和历史洪灾水位数据；所述历史降雨量为历史洪灾对应的降雨量时间序列数据，数据类型是浮点型时间序列，单位为min；所述历史洪灾流量数据为历史洪灾对应的洪水流量过程线数据，数据类型是浮点型时间序列，单位为m3/s；若没有过程线，可用洪峰流量和洪峰时间代替；所述历史洪灾水位数据为历史洪灾对应的洪水深度数据，数据类型是浮点型时间序列，数据包括淹没范围、水位数据。
8、所述实时降雨数据数据类型为多点时间序列数据或栅格类型数据，用于洪涝模型的动态更新；所述实时降雨数据包括降雨时间，降雨量和步进间隔；所述降雨时间为待分析降雨事件的持续时间，数据类型为栅格数据或浮点型时间序列；所述降雨量为待分析降雨事件的降雨量时间序列数据，数据类型为栅格数据或浮点型时间序列；所述步进间隔为计算的时间序列步长，与降雨量时间序列间隔一致，数据类型为浮点型时间序列。
9、根据上述方案，所述流域特征提取与划分包括洼地填充、水流方向分析、流域汇流分析、河网生成、子集水区生成、栅格河网矢量化、确定流域出口的位置和河道量化计算；所述洼地填充通过填充表面栅格中的汇来移除数据中的小缺陷；所述水流方向分析采用d8流向法可对每个像元到其最陡下坡相邻点的流向进行建模，使用d8流向类型的流向工具的输出是值范围介于1到255之间的整型栅格；所述流域汇流分析利用工具将注入该栅格的所有栅格数目作为其汇流特征值，栅格的汇流值越大则表示其汇流能力越强；所述河网生成，基于汇流累积量数据来定义河流流域，生成栅格河网；所述子集水区生成利用工具进行集水区划定，使用工具进行汇水多边形处理；所述栅格河网矢量化即通过工具，将栅格河网转成矢量河网；所述确定流域出口的位置，在图层中设置工程点，设置完成后自动生成该工程点的上游河段和上游子流域；所述河道量化计算利用工具条计算河段长度、坡度、最长流道和流域质心。
10、根据上述方案，所述模型建立模块包括建立水文模型和洪水淹没模型；
11、所述水文模型包括产流计算单元、汇流计算单元和河道洪水演算单元。
12、所述洪水淹没模型基于水流的连续方程和动量描述水流动作，将河流或者水道等水动力学系统划分为一维和二维的网格，一维网格用于描述沿流向的河道特性，二维网格用于描述横截面的空间变化，具体步骤如下：
13、创建河流：初步根据地貌图绘制河流中心线、流路线、截面；创建二维区域：绘制二维区域，生成二维非结构化网格，网格大小设置依据地形精度；将二维区域使用侧向结构连接到一维河流；非稳态建模：以水文模型中得到的河流径流量曲线作为每一分支河流的上游边界条件；在河流中部横截面处添加侧向边界条件，输入水文模型中相应的集水区汇流量曲线；创建一维非定常流计划：设置模拟的时间步长，模拟的起止时间应包含在上述流量过程线的时间内；运行仿真。
14、根据上述方案，所述风险评估模块基于人体失稳机制，综合考虑淹没水深以及洪水流速对行人和车辆的影响，划分预警风险等级；
15、所述差异化预警模块按照不同的预警风险等级内置不同的参考模型，所述参考模型包括预警信息来源、预警时间、灾害类型、灾害强度、灾害持续时间、灾害影响范围和考虑用户特征的避险处置建议；
16、所述差异化预警模块结合洪涝灾害预警风险等级和防御措施，再根据用户的所在空间位置和具体特征分类，给出有针对性的灾害避险处置建议；所述差异化预警模块预警时间有发生前、发生时和发生后三个阶段；对于不同地区在垂直领域中提供个性化的服务，例如对农作物的提前采收或保护建议。
17、根据上述方案，所述预警信息接收模块具备多种接收渠道，包括手机短信、电视广播、社交媒体和无线电广播；
18、所述预警信息接收模块在农村加装于无线电广播；所述信号接收装置安装于农村的村广场、村服务中心、村内主要干道、村口、山沟附本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：该系统包括数据采集模块、数据处理模块、模型建立模块、风险评估模块、差异化预警模块和预警信息接收模块；
2.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述高程数据数据类型为栅格数据，若所述高程数据能够反映待分析区域的河道地形，无需修改，若所述高程数据无法反映河道地形，根据河流表面矢量数据及河底高程，修改高程数据；
3.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述流域特征提取与划分包括洼地填充、水流方向分析、流域汇流分析、河网生成、子集水区生成、栅格河网矢量化、确定流域出口的位置和河道量化计算。
4.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述模型建立模块包括建立水文模型和洪水淹没模型；
5.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述风险评估模块基于人体失稳机制，综合考虑淹没水深以及洪水流速对行人和车辆的影响，划分预警风险等级；
6.
7.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警方法，所述方法应用于权利要求1-6中任意一项所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警方法，其特征在于：所述产流计算单元选择SCS曲线法，需输入的参数包括初损Ia(mm)和CN值；Ia＝αS，其中S为土壤潜在最大滞蓄量，α为常数系数；S可用无量纲参数CN表示为：
9.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警方法，其特征在于：所述划分风险等级，以积水深度H为依据划分成四个水深风险等级，其中分界点为H1、H2和H3；以单宽流量Q为依据划分成三个流量风险等级，其中分界点为Q1和Q2。
10.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警方法，其特征在于：构建用户标签数据集，存储用户的各项特征；
...【技术特征摘要】
1.一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：该系统包括数据采集模块、数据处理模块、模型建立模块、风险评估模块、差异化预警模块和预警信息接收模块；
2.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述高程数据数据类型为栅格数据，若所述高程数据能够反映待分析区域的河道地形，无需修改，若所述高程数据无法反映河道地形，根据河流表面矢量数据及河底高程，修改高程数据；
3.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述流域特征提取与划分包括洼地填充、水流方向分析、流域汇流分析、河网生成、子集水区生成、栅格河网矢量化、确定流域出口的位置和河道量化计算。
4.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述模型建立模块包括建立水文模型和洪水淹没模型；
5.根据权利要求1所述的一种洪涝灾害风险预测评估和差异化预警系统，其特征在于：所述风险评估模块基于人体失稳机制，综合考虑淹没水深以及洪水流速对行人和车辆的影响，划分预警风险等级；
6.根据权利要求1所述的一种洪...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊政辉，关颖，陈宇，王晓晨，毕微微，朱国峰，杜亚娟，许晓，
申请(专利权)人：联通数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。