[发明专利]一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法

权利要求书

1.一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法，其特征在于，包括：

S1：确定研究区域，分析该区域内自然灾害历史数据，研究台风可能引发的危机事件及其可能演化的后果，分析并明确灾害链中的灾害事件节点，构建灾害系统；

S2：从致灾因子、孕灾环境、承灾载体三个方面对灾害系统进行分析；

S3：考虑灾害形成的时空效应以及各灾害间的耦合效应，分析各个次生事件之间的相互演化机制，描述灾害链的成灾机制，完成灾害应急的灾害链的构建；

S4：对台风-暴雨-洪涝灾害链进行灾害链的分析，分别构建台风降水预测模型和水文模型，其中水文模型包括降雨量模型、产流模型、汇流模型、排水模型、积水模型；

S5：分析台风、暴雨、洪涝自然灾害的致灾因子、孕灾环境以及承灾载体，并分析各灾害之间的输入输出关系，将步骤S4中建立的各灾害模型联系起来，进行灾害分析；

其中，步骤S3包括：

S301：构建灾害系统模型：

S(l)＝{S_G,R,E}

式中，S(l)表示整个灾害链系统，包括l个灾害事件、事件间的内在联系以及所处环境，l≥2；S_G表示系统中的l个灾害事件；R表示各个灾害事件间的关系；E表示灾害链所处的环境；

S302：获取灾害之间的联系：

f(S_Gi(t),R_i,j(t),S_Gj(t))＝0

式中，S_Gi(t)表示灾害链中的第i个灾害事件在t时刻的状态；S_Gj(t)表示灾害链中的第j个灾害事件在t时刻的状态；R_i,j(t)表示S_Gi(t)、S_Gj(t)二者在t时刻的相互关联关系，f表示t时刻S_Gi(t)通过作用因子R_i,j(t)对S_Gj(t)产生作用，使得S_Gi和S_Gj之间产生联系；

S303：根据灾害系统和灾害之间的联系，构建灾害链，灾害链包含多个灾害事件，各灾害事件之间通过关联关系R_i,j(t)连接而成，并在外界环境E的作用下呈连锁链式结构演化，最终造成一系列灾害后果H(t)；

S4中构建的降雨量模型为：

式中，q为平均降雨强度；A₁是重现期一年时1min的降雨量；P为重现期；t为降雨历时；C为反映降雨强度随重现期的参数，令A＝167A₁(1+ClgP)，得到：

构建降雨量模型的步骤包括：

S4011：建立降雨强度与重现期之间的关系，根据降雨强度推算重现期；

S4012：根据重现期计算参数A，b，n，计算方式如下：

n＝0.762-0.023ln(P–0.836)

b＝14.314+0.248ln(P–0.836)

当重现期在1～10a时，A＝16.351+2.564ln(P–0.836)

当重现期在10～100a时，A＝17.210+2.688ln(P–3.422)

其中A是雨力，重现期的单位是a，表示年，不同重现期对应的A的计算公式不同；b是时间参数，n是暴雨衰减指数；

S4013：求雨峰前后的瞬时降雨强度表达式：

i(t)表示瞬时降雨强度，平均降雨强度q与瞬时降雨强度之间的关系表示为：

则瞬时降雨强度表达式为：

则雨峰前后的瞬时降雨强度表达式：

将上式化简得：

其中，i'(t)表示雨峰前的瞬时降雨强度，i”(t)表示雨峰后的瞬时降雨强度，雨峰的相对位置用雨峰系数η表示，取值范围为0～1，由历史降雨资料获得；t_a为雨峰前的降雨历时，对应的瞬时降雨强度为i_a；t_b为雨峰后的降雨历时，对应的瞬时降雨强度为i_b；

构建产流模型的方法包括：

S4021：计算下渗率f：

f＝f_c+(f₀-f_c)e^-kt'

式中，f₀为初始入渗率；f_c为稳定入渗率；k为衰减系数；

S4022：获得产流速率计算公式：

地表尚未出现雨水流动的阶段称为初损阶段，降雨总量达到初损的时刻为t_s，得到产流速率计算公式如下：

式中I'(t)为产流速率，mm/min；

构建汇流模型的方法包括：

S4031：计算等流时面上的产流量，第iΔt和第(i-1)Δt等流时线之间的区域面积为S_i，在其上的产流量为：

式中，I_i为产流量；

S4032：计算等流时面上的汇流量：

式中，Q_i为第i个等流时面上的汇流量；I_i为该区域的产流量；为第i条等流时线到出水口之间的区域的平均径流系数；

每个等流时面包含多种类型的地块，采用加权平均的方法求出每个区域的平均径流系数，公式如下：

式中，S_i为第iΔt和第(i-1)Δt等流时线之间的区域面积；为对应各地块类型的径流系数；

S4033：计算整个子流域的汇流量Q：

Q＝∑Q_i；

步骤S4中构建的排水模型的方法具体包括：

采用经验公式进行排水能力计算：

D＝Kd₀+d'₀

式中，D为排水效率；d₀为排涝模数；K为综合系数；d'₀为特殊原因导致的排水能力的变化；

排涝模数d₀的计算方法如下：

式中，R_p为设计日降雨量；F为排水口流域的面积；m为峰量指数，反映洪峰与洪量的关系；λ为递减指数，反映排涝模数与排水口流域面积的关系；

步骤S4中构建的积水模型为：

Q_z＝∑[(Q_i-D·S_i)·Δt_i]

式中，Q_z为积水点积水量。