基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法和系统技术方案

技术编号:45307440 阅读:4 留言:0更新日期:2025-05-16 14:47
本发明专利技术公开了一种基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法和系统,该方法包括获取高分辨率遥感影像数据和POI数据,通过多层次分类处理获得细分类结果,结合社会经济数据计算得到各类下垫面功能权重值;将细分类结果与历史灾害数据进行统计分析和网格化计算得到网格单元耐受能力值;构建耦合水动力模型进行模拟计算,得到网格淹没水深和淹没时间数据;计算系统性能曲线,提取韧性特性值,得到网格韧性特性值集合;基于韧性特性值集合计算综合韧性,并结合不同时刻下垫面功能权重值进行空间整合,得到不同时空尺度的韧性评价结果。本发明专利技术为城市防洪减灾提供了精确的决策支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水资源管理领域,尤其是一种基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法和系统


技术介绍

1、城市洪涝灾害作为全球性的自然灾害之一,随着气候变化和城市化进程的加快,其发生频率和造成的损失呈现显著上升趋势。特别是在快速城市化地区,下垫面的显著改变导致降雨径流关系发生改变,加之排水系统能力不足,使得城市洪涝风险不断增加。因此,建立科学的流域洪涝韧性评价方法,提高城市防洪减灾能力,对于保障城市安全运行和居民生命财产安全具有重要意义。同时,韧性评价结果能够为城市规划和基础设施建设提供科学依据,对提升城市整体抵御灾害的能力具有重要的实践价值。

2、目前,国内外学者对城市洪涝韧性评价已开展了大量研究。传统的评价方法主要基于单一指标体系,通过构建评价指标和权重体系来量化韧性水平。在数据获取方面,主要依赖统计数据和实地调查,空间分辨率较低。在洪涝模拟方面,多采用单一的一维或二维水动力模型,难以准确描述复杂地形条件下的洪水演进过程。在承灾体识别方面,主要依靠人工解译和简单的遥感分类方法,难以实现精细化的功能识别。在韧性计算方面,往往采用静态的评价方法,未能充分考虑系统动态恢复过程。

3、然而,现有的研究方法仍存在以下技术问题:首先,在下垫面功能识别方面,传统方法难以准确识别城市用地的细分功能类型,特别是在功能混合区域,分类精度较低;其次,在耐受能力评估方面,缺乏基于历史灾害数据的定量化方法,阈值确定往往依赖专家经验;第三,在水动力模拟方面,模型耦合过程中的边界条件交换和数值求解存在稳定性问题,计算效率较低;第四,在性能曲线分析方面,关键时间节点的识别缺乏客观的数学方法支持,特别是在系统出现多次波动时,难以准确识别性能最低点和恢复结束时刻;第五,在多尺度韧性评价方面,不同尺度间的权重传递缺乏科学的理论基础,评价结果的可靠性有待提高;最后,在时间动态性方面,现有方法难以反映不同时段(如工作日与非工作日、农作物生长期)下垫面功能重要性的变化,影响了评价结果的实用性。


技术实现思路

1、专利技术目的,提供一种基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法和系统,以期能够解决现有技术存在的至少一个技术问题。

2、技术方案,基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,包括如下步骤:

3、s1、获取高分辨率遥感影像数据和poi数据,通过多层次分类处理获得细分类结果;结合预存储的社会经济数据,计算得到各类下垫面功能权重值;

4、s2、将细分类结果与预存储的历史灾害数据进行统计分析和网格化计算,得到网格单元耐受能力值;

5、s3、基于预配置的耦合水动力模型进行模拟计算,得到网格淹没数据,包括网格淹没水深和淹没时间;

6、s4、基于网格淹没数据和网格单元耐受能力值,计算系统性能曲线,提取韧性特性值,得到每个网格的韧性特性值集合;

7、s5、基于韧性特性值集合,计算综合韧性;结合各类下垫面功能权重值进行空间整合,得到不同时空尺度的韧性评价结果。

8、基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价系统,包括:

9、至少一个处理器;以及,

10、与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,

11、所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令,所述指令用于被所述处理器执行以实现所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法。

12、有益效果,本专利技术通过多源数据融合和多层次分类实现了精确的下垫面功能识别,继而基于历史灾害数据建立耐受能力评估体系,通过耦合水动力模型模拟洪涝过程,最后基于系统性能曲线提取韧性特征并实现多尺度评价;不仅考虑了区域功能的差异性和时空变化特征,还包含了系统抵抗和恢复能力的综合评估,提高了评价结果的科学性和可靠性,克服了传统评价方法在空间精度和时间动态性方面的不足,为城市防洪减灾决策提供了更精准的技术支持。

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【技术保护点】

1.基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S1进一步为:

3.根据权利要求2所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S2进一步为:

4.根据权利要求3所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S3进一步为:

5.根据权利要求4所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S4进一步为:

6.根据权利要求5所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S5进一步为:

7.根据权利要求6所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S11进一步为:

8.根据权利要求6所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S31进一步为:

9.根据权利要求6所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤S41进一步为:

10.基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价系统,其特征在于,包括:

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【技术特征摘要】

1.基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤s1进一步为:

3.根据权利要求2所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤s2进一步为:

4.根据权利要求3所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤s3进一步为:

5.根据权利要求4所述的基于下垫面功能和耐受能力的网格尺度流域洪涝韧性评价方法,其特征在于,步骤s4进一步为:

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【专利技术属性】
技术研发人员:苏鑫王欣怡颜冰王磊之李伶杰王银堂鲁佳慧刘勇胡庆芳王莉莉张野胡鉴闻雷发楷刘创
申请(专利权)人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
类型:发明
国别省市:

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