[发明专利]一种基于随机集理论的洪灾风险评价与精细区划方法

说明书

本发明公开采用随机集理论对防洪保护区进行洪灾风险评价，步骤如下：构建洪水风险评价指标体系、单指标分析、按洪灾风险的n个级别求得置信测度和似然测度，将其作为洪水防洪保护区洪水风险区划的标准，对研究区洪水风险进行划分，重叠部分取平均值，求得各洪水风险级别的区划标准；将选取的指标作为防洪保护区洪水风险影响因素，在此基础上提出了融合多源信息的集成算子，将各指标信息进行融合。本发明所提供的一种基于随机集理论的洪灾风险评价与精细区划方法能够对所研究的区域进行较为合理的区划，是一种定性与定量相结合的精细区划方法。

技术领域

本发明涉及洪灾风险评价技术领域，特别是涉及一种基于随机集理论的洪灾风险评价与精细区划方法。

背景技术

随着社会的发展、人口的增长、气候的变化以及人类活动的影响，人类社会对生态环境的敏感性及对水灾防御的脆弱性日益显现，区域洪水灾害风险增大，严重威胁国民经济和人民生命财产安全，如何防治和减轻洪涝灾害的影响是我们必须要关注和亟待解决的问题。

目前，防洪减灾措施主要包括工程措施和非工程措施。由于气候变化和堤防风险的不确定性，单纯依靠工程措施来防治洪水灾害是不现实的，大量人口和资本的汇集还会增加洪水灾害的潜在损失。而洪灾风险评价与区划作为一项十分重要的非工程措施，根据研究区的自然属性和社会属性划分出不同等级的评价单元，以便在应对洪灾时，采取不同的防洪减灾措施。因此开展区域性洪涝灾害的风险评价与区划既是应急防灾的重要依据，也是洪水风险管理与可持续发展的需要。

洪水风险区划的方法主要有层次分析法、主成分分析法、模糊综合评判法、灰色聚类综合评价法以及突变理论法，它们在一定程度上均能对防洪保护区洪灾风险进行较合理地区划，但在实际操作中也存在着诸多局限性：①识别处理多源洪水风险因子时存在不确定性，洪水风险评估的精度较低；②确定指标权重时具有主观性且通常受较重要指标影响较大；③防洪保护区洪水风险评价等级标准尚不完备；④洪水风险区划多以区县为评价单元，评价单元空间尺度较大，评价洪水风险的精度不高。

发明内容

本发明的目的是针对，而提供一种基于随机集理论的洪灾风险评价与精细区划方法，使其既能客观地评判洪水风险因子指标的重要性，又能精确量化研究区域的洪灾风险区划标准，实现单指标区划与多源信息融合的统一，为防洪保护区等区域的洪水风险管理、土地资源利用、防灾减灾规划等方面提供科学的理论依据和技术支撑。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于随机集理论的洪灾风险评价与精细区划方法，采用随机集理论对防洪保护区进行洪灾风险评价，并基于GIS栅格技术和空间信息叠加技术对防洪保护区进行洪灾风险精细区划；步骤如下：

步骤一、构建洪水风险评价指标体系。洪灾风险评价体系的构建应围绕洪灾风险区划这一目标，遵循目的性、科学实用性和定性与定量结合的原则，提取能够反映洪灾风险的主要因素。

本发明根据防洪保护区的洪水来源、地形地貌、下垫面、历史洪灾、社会经济及防洪工程等方面实际情况，以致灾因子、孕灾环境和承灾体作为准则层，并选取淹没历时、淹没水深和洪水流速为致灾因子，地形坡度、河流缓冲区和植被覆盖区为孕灾环境，人口密度、GDP密度、交通干线和堤防防洪标准为承灾体，构建洪灾风险评价指标体系，并对各指标进行提取分析和量化。

其中在致灾因子的指标选取过程中，本发明针对以往洪水风险模型对研究区过度概化的问题，在充分考虑防洪保护区地形地貌、植被分布和桥梁道路等下垫面因素的基础上，构建二维水动力模型，对防洪保护区进行洪水风险模拟，获取较精确的淹没历时、淹没水深和洪水流速等洪水风险因子并将其作为评价指标。

在指标量化过程中，本发明选用直线型标准化方法，数据分为正指标和逆指标，指标值越大越危险选用正指标公式进行无量纲化处理，反之，则选用逆指标公式进行无量纲化处理，正、逆指标公式如下：

正指标

逆指标