基于“孕灾-致灾-成灾-治灾”的城市暴雨洪涝灾害风险评价研究

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随着全球气候变暖及我国城市化速度的加快,城市暴雨洪涝发生的频率及严重程度都在逐渐增加,这对国家稳定、民众生活及生态环境造成巨大破坏。因此,开展城市暴雨洪涝灾害风险评价的相关研究愈加迫切。本文采用指标体系法,在分析城市暴雨灾害的成灾机理过程后,提出基于“孕灾-致灾-成灾-治灾”的城市洪涝灾害风险评价体系,引入层次分析法、熵权法、二元联系数理论及云模型方法,构建了城市暴雨洪涝灾害风险综合评价模型。本文依托于国家自然科学基金重点项目“基于大数据的城市洪涝灾害预报预警理论与方法研究”(51739009)、河南省创新人才项目“基于数据挖掘和网格化的城市洪涝承灾体经济损失精细化评估方法研究”(21HASTIT011),研究成果主要包括以下方面:(1)构建城市暴雨洪涝灾害风险评价指标体系。本文选取孕灾环境、致灾因子、成灾程度、治灾能力四个方面,对城市暴雨洪涝灾害的基本构成要素及要素互相之间的关系进行了深度剖析,构建基于“孕灾-致灾-成灾-治灾”的城市暴雨洪涝灾害风险评价指标体系,提出8个二级指标,27个三级指标。将SWMM暴雨洪涝模型得到的结果作为基础数据,结合研究区基本数据,给出各个风险评价指标的量化方法;同时总结大量文献内容及各种规范标准,将风险指标划分为“低危”“中危”“次高危”“高危”四个等级,确立风险等级阈值点。(2)构建基于二元联系数-云模型的城市暴雨洪涝灾害风险评价模型。通过二元联系数理论,将层次分析法计算的指标主观权重与熵权法计算的客观权重进行组合赋权;同时基于指标的分级阈值点,结合云模型评价的理论,得到城市暴雨洪涝灾害风险综合评价云参数,并计算其特征参数。利用MATLAB生成评价云图,同时基于模糊贴进度对评价云之间的相似度进行计算,对风险评价结果进行更精准度量,构建一套基于二元联系数-云模型的城市暴雨洪涝灾害风险评价模型。(3)实例分析与主要结果。对郑州市2a、10a、50a、100a重现期下暴雨洪涝风险评价进行分析,结果显示:当重现期为2a时,二七区与惠济区“风险云”与“低危云”隶属度最大,分别为0.6854与0.6265,因此风险属于“低危”等级,中原区、金水区、管城区“风险云”与“中危云”隶属度最大,分别为0.6838、0.8139、0.6272,风险属于“中危”等级。随着重现期降雨不断增大,各区风险水平也逐渐增加:在100a重现期降雨中金水区“风险云”最大隶属度为0.629,风险评价等级为“高危”,中原区、二七区、管城区、惠济区“风险云”最大隶属度分别为0.9546、0.9199、0.9594、0.8729,风险评价等级均为“次高危”。以上结果分析为我国城市系统下的暴雨洪涝风险评价研究方向做出理论积累。此外,文章对城市暴雨洪涝灾害防治工作提出建议,为研究现代化城市背景下的暴雨洪涝风险管理及风险评价研究提供了参考。
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