一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法技术

本发明专利技术涉及一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法，包括：步骤1、确定研究区域，分析并明确灾害链中的灾害事件节点，构建灾害系统；步骤2、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，步骤3、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，完成灾害应急的灾害链的构建；步骤4、分别构建台风降水预测模型和水文模型，其中水文模型又包括降雨量模型、产流模型、汇流模型、排水模型、积水模型；步骤5、分析台风、暴雨、洪涝自然灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾载体，并分析各灾害之间的输入输出关系，将各灾害模型联系起来，完成灾害链的分析。的分析。的分析。

【技术实现步骤摘要】
一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法


[0001]本专利技术涉及自然灾害管理、灾害应急和灾害链系统
，具体涉及一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法。

技术介绍

[0002]我国是世界上自然灾害发生最频繁、灾情最严重的国家之一，自然灾害防治能力有待提高。我国自然灾害种类繁多且频发，导致社会稳定以及人民生命财产安全受到严重威胁，并造成了十分巨大的经济损失。信息技术的发展，特别是遥感技术、GIS、计算机网络技术、数据库技术等的发展，在整个自然灾害管理过程中，包括灾前的预测预警、灾中的实时监测与风险评估、灾后的减灾应急部署与辅助决策，都发挥了重要的作用，取得了显著的成果。但是这些都局限于一些局部过程，注重于对单一灾种(如台风、暴雨、洪涝等)的监测和预防，对于各种灾害之间的联系研究尚浅。
[0003]我国的海岸线较长，沿海地区频繁遭受台风自然灾害的影响，且影响较为显著，且常常伴随着暴雨、洪涝等一系列自然灾害的发生，对经济和人们声明财产安全造成严重影响。而目前我国对灾害的研究都较为单一，因此无法进行准确灾害分析的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法，用于解决或者至少部分解决现有技术的方法存在的无法进行准确灾害分析的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种面向灾害应急的灾害链构建与灾害分析方法，包括：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]在一种实施方式中，步骤S3包括：
[0012]S301：构建灾害系统模型：
[0013]S(n)＝{S
G
,R,E}
[0014]式中，S(n)表示整个灾害链系统，包括n个灾害事件、事件间的内在联系以及所处环境，n≥2；S
G
表示系统中的n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；
[0015]S302：获取灾害之间的联系：
[0016]f(S
Gi
(t),R
i,j
(t),S
Gj
(t))＝0
[0017]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；
[0018]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S
G
(t)，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)。
[0019]在一种实施方式中，S4中构建的降雨量模型为：
[0020][0021]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，b，n为反映降雨历时变化情况的参数，令A＝167A1(1+ClgP)，得到：
[0022][0023]构建降雨量模型的步骤包括：
[0024]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；
[0025]S4012：根据重现期计算参数A，b，n，计算方式如下：
[0026]n＝0.762-0.023ln(P
–
0.836)
[0027]B＝14.314+0.248ln(P
–
0.836)
[0028]当重现期在1～10a时，A＝16.351+2.564ln(P
–
0.836)
[0029]当重现期在10～100a时，A＝17.210+2.688ln(P
–
3.422)
[0030]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；
[0031]S4013：求雨峰前后的瞬时降雨强度表达式：
[0032]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：
[0033][0034]则瞬时降雨强度表达式为：
[0035][0036]则雨峰前后的瞬时降雨强度表达式：
[0037][0038]将上式化简得：
[0039][0040]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
。
[0041]在一种实施方式中，构建产流模型的方法包括：
[0042]S4021：计算下渗率f：
[0043]f＝f
c
+(f
0-f
c
)e-kt
[0044]式中，f0为初始入渗率；f
c
为稳定入渗率；k为衰减系数；
[0045]S4022：获得产流速率计算公式：
[0046]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：
[0047][0048]式中I'(t)为产流速率，mm/min；I(t)为瞬时降雨强度，mm/min。
[0049]在一种实施方式中，构建汇流模型的方法包括：
[0050]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：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。2.如权利要求1所述的灾害分析方法，其特征在于，步骤S3包括：S301：构建灾害系统模型：S(n)＝{S
G
,R,E}式中，S(n)表示整个灾害链系统，包括n个灾害事件、事件间的内在联系以及所处环境，n≥2；S
G
表示系统中的n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S
G
(t)，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)。3.如权利要求1所述的灾害分析方法，其特征在于，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，b，n为反映降雨历时变化情况的参数，令A＝167A1(1+C lg P)，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆祥，王羽茜，郑洁茹，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：