申请/专利权人：天津大学

申请日：2021-10-08

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN113935609B

主分类号：G06Q10/0635

分类号：G06Q10/0635;G06F30/27;G06F30/28;G06F18/23213;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2022.02.01#实质审查的生效;2022.01.14#公开

摘要：本发明公开了一种长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估方法，步骤依次包括基础资料收集与处理、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系构建、溃口险工段选择与凌汛期堤防危险度赋值、凌汛溃堤洪水淹没过程模拟计算、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算与长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险区划与评估；凌汛洪水淹没联合风险度计算包括联合风险评估指标赋值、联合风险评估指标权重计算与凌汛洪水淹没联合风险度计算；长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险区划与评估包括凌汛洪水淹没联合风险度分级聚类、联合风险度风险区划与联合风险评估；本发明一种长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估方法具有设计严谨、切合实际、适于应用的特点。

主权项：1.一种长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估方法，依次包括下列步骤：1、基础资料收集与处理根据溃口险工段选择与凌汛期堤防危险度分析、凌汛溃堤洪水耦合模拟、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算及风险区划评估的需要，收集研究区域的河道实测断面、堤防设计资料、堤外区域地形资料、耕地与建筑房屋分布资料，并按照不同使用要求对其进行系统化地整编处理；2、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系构建依据层次分析法，建立目标层、准则层与指标层三层递阶结构的长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系，上述目标层是指长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度A；上述准则层是指单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度B1与凌汛期堤防危险度B2，其中B1是指致灾因子危险性C1、孕灾环境敏感性C2与承灾体易损性C3，上述指标层是指致灾因子危险性C1、孕灾环境敏感性C2与承灾体易损性C3共同涵盖的八个指标，致灾因子危险性C1包括凌汛洪水最大淹没水深D1、凌汛洪水最大流速D2与凌汛洪水前锋到达时间D3三个指标；孕灾环境敏感性C2包括数字地形高程D4、地形坡度D5与距溃口直线距离D6三个指标；承灾体易损性C3包括建筑房屋面积占比D7与耕地面积占比D8二个指标；3、溃口险工段选择与凌汛期堤防危险度赋值综合考虑研究区域历史冰塞或冰坝灾害发生位置、历史凌汛期堤防溃决险工段分布情况、堤防防凌设计标准、堤防以外区域内的居民集中情况各种因素，结合历年凌汛期防凌重点关注的堤防区域，筛选最有可能发生溃决的溃口险工段，确定凌汛溃堤洪水可能淹没的最大泛区范围，并根据防凌专家经验，以主观因素为主导，对选定的溃口险工段赋予凌汛期堤防危险度，凌汛期堤防危险度赋值范围为0～1，凌汛期堤防危险度越大代表凌汛期堤防越容易发生溃决；4、凌汛溃堤洪水淹没过程模拟计算根据步骤3选定的溃口险工段及凌汛溃堤洪水可能淹没的最大泛区范围，结合河道断面和区域高程数据资料，剖分泛区范围内的计算网格，建立凌汛溃堤洪水耦合计算模型，设定出入流条件和模型糙率计算参数，模拟相同条件下不同溃口位置凌汛洪水淹没过程；5、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算1、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系指标层各项指标赋值根据步骤4凌汛溃堤洪水淹没过程模拟计算结果，提取淹没区域以及淹没区域内每个计算网格对应的凌汛洪水最大淹没水深D1、凌汛洪水最大流速D2和凌汛洪水前锋到达时间D3，如果不同溃口凌汛洪水淹没范围存在重叠现象，则取不同计算网格淹没数据叠加后的凌汛洪水最大淹没水深D1、凌汛洪水最大流速D2、凌汛洪水前锋最短到达时间D3；根据溃口险工段和每个计算网格的位置坐标，计算每个网格距溃口的直线距离D6，同时基于淹没区域的数字地形高程D4和土地利用数据，利用GIS平台计算每个网格对应的地形坡度D5、建筑房屋面积占比D7和耕地面积占比D8，对不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险体系指标层各项指标数据进行空间网格化处理，由此对不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系指标层各项指标即单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标进行赋值，并对其进行数据标准化；2、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估指标体系指标层各项指标权重计算根据层次分析法构建单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度评估判断矩阵，在满足一致性检验CI＜0.1条件下，采用模糊层次分析法FAHP、熵权法和基于权重差异性进行均匀化和归一化处理的改进FAHP-熵权法，分别计算长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估体系指标层各项指标即单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标权重，通过对比分析不同方法对应的上述单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标权重计算结果，确定最优赋权方法和单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标权重取值；3、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算①、单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度计算，根据步骤52长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估体系指标层各项指标即单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标权重与步骤51不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估体系指标层各项指标即单一溃口各项凌汛溃堤洪水淹没易损度评估指标的标准化数据加权求和计算不同淹没区域单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度即为不同淹没区域不耦合凌汛期堤防危险度的凌汛洪水淹没风险度；②、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算，本发明一种长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估方法通过考虑凌汛期堤防危险度空间分布的差异性，耦合凌汛期堤防危险度与单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度，利用下列公式1至公式3计算不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度：SRDi＝η·FRDi1 i,j＝1,2,......n3上式中：SRDi为长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度；FRDi为单一溃口凌汛溃堤洪水淹没易损度；DRDi为凌汛期堤防危险度；η反映了上下游堤段相对出险概率；n为溃口数量6、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险区划与评估1、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度分级聚类采用K-means聚类算法对步骤53②不同淹没区域的长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度进行整体分级聚类，建立不同聚类中心数目k与簇聚类中心距离误差平方和SSE的关联曲线，利用手肘法确定长河段多溃口凌汛洪水淹没风险等级划分；2、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度风险区划根据步骤53②不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险度计算结果与步骤61不同淹没区域长河段多溃口凌汛洪水淹没风险等级，基于GIS平台绘制并对比分析不同淹没区域耦合凌汛期堤防危险度的凌汛溃堤洪水淹没联合风险分布图与不耦合凌汛期堤防危险度的凌汛洪水淹没联合风险分布图；3、长河段多溃口凌汛洪水淹没联合风险评估根据不同淹没区域凌汛溃堤洪水淹没联合风险分布图，分析不同溃口淹没区域内不同风险等级对应的具体位置，比较评估不同溃口淹没区域凌汛洪水淹没联合风险分布情况。

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