流域性暴雨洪涝灾害风险预警模型与应用分析

洪涝灾害是我国影响范围最广、持续时间最长、造成损失最大的一类自然灾害。暴雨是洪涝灾害的最主要致灾因素,所以,暴雨洪涝灾害风险预警研究是洪涝灾害防灾减灾的重要基础。本文立足洪涝灾害应急管理工作要求,对洪涝灾害系统空间仿真模拟研究模式进行改进,采用流域地表径流模拟代替控制断面水位模拟,彻底解决流域地表产流及河道水位模拟限制...     

基于主体建模的城市暴雨洪涝灾害预警策略仿真研究

灾害预警通过提前发布灾害信息,引导居民及时采取避灾行动,从而有效降低灾害损失和伤亡,在减灾管理中发挥重要作用。面对自然与社会耦合下的复杂洪涝灾害系统,如何考虑居民的预警响应行为,评估不同洪涝灾害预警策略有效性是当前亟待解决的问题。本文提出了基于主体建模的城市暴雨洪涝灾害预警策略仿真方法,设定基于降雨预报、基于洪涝淹没、基于人群暴露性的3种预警策略,并以深圳市福田区为例,分析不同预警策略下城市洪涝灾害风险的变化。结果表明：(1)考虑洪涝灾害风险感知与个体出行决策概率的城市暴雨洪涝灾害预警策略ABM仿真模型,能够准确模拟不同洪涝灾害预警策略下居民出行响应行为及洪涝灾害风险的变化,科学、全面评估城市洪涝灾害预警策略的有效性;(2)不同洪涝灾害预警策略下人群出行响应行为差异显著,导致城市暴雨洪涝灾害风险降低效果不同。面对20 a一遇的降雨情景,基于洪涝淹没和人群暴露性预警能够帮助研究区居民快速识别高危险区,从而显著降低建筑物和道路的风险;(3)不同暴雨情景下不同洪涝灾害预警策略效果不同。面对较小的降雨情景,基于洪涝淹没和基于人群暴露性的精细化预警策略下城市洪涝灾害风险降低效果更好;而面对极端暴...     

灾害链领域本体构建方法——以暴雨洪涝灾害链为例

自然灾害发生具有突发性、随机性和链式效应,而且自然灾害拥有庞大的概念体系和灾害事件之间异常复杂的时空关系,由于缺乏对灾害知识的统一描述表达机制,导致灾害领域知识难以实现共享和重用,因此,构建灾害链的统一描述模型并实现灾害知识的共享与重用是当前亟须解决的一个问题。本文提出了一种灾害链领域本体的构建方法,在对比现有方法基础之上,定义了灾害链相关概念、属性,以及概念之间的关系,采用网络本体语言OWL对灾害链领域本体进行建模,并实现了灾害链领域本体的可视化,为灾害知识的共享与重用提供了有效支撑。最后,以暴雨-洪涝灾害链为例验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于旱涝震频率相关权重和诱发矩阵的灾型预测

应用主分量分析法计算出四川旱、涝、震频率之间的相关权重,提出了灾害之间相继诱发率概念。根据四川旱、涝、震频率之间的相关权重和诱发率矩阵,对３种灾型进行了预测。预测结果与实况符合。     

基于LSTM＿TCN模型的降雨型滑坡时间概率预测及气象预警建模

如果滑坡发生时间信息不完备则会导致滑坡与降雨时序关系错误,以至于降雨阈值模型精度偏低。以重庆市万州区1995-2015年所发生的降雨型滑坡为研究对象,将区内严重缺失历史滑坡时间信息的恒合乡作为验证区,提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)融合时域卷积网络(TCN)的模型方法。该方法通过模拟降雨型滑坡发生时间与降雨量间的非线性关系,重建降雨型滑坡事件在某日发生的时间概率。将重建时间信息后的滑坡事件进行了验证与筛选,应用于累积有效降雨量-降雨历时曲线的合理划分,构建了滑坡气象预警模型。结果表明,本方法所预测滑坡时间概率平均值达到90.33%,高于人工神经网络(ANN)(71.17%)、LSTM(72.75%)和TCN(86.91%)的概率。利用预测概率高于90%的滑坡,将验证区18个时间信息扩充至201个。基于扩充时间信息后的滑坡数据所构建的气象预警模型比仅利用历史滑坡事件具有更合理的预警分级,在严重警告级别上有效预警率提升了42.86%。结果说明该方法可弥补野外调查中灾害数据时间信息不足的问题,为降雨型滑坡气象预警工作提供数据支撑,由此提高气象预警准确率。     

基于洪峰模数的山洪灾害雨量预警指标研究

山洪灾害预警是防御山洪的重要非工程措施,雨量预警指标是山洪灾害预警的关键。目前的雨量预警指标计算方法对水文气象资料条件以及模型建模率定都有很高的要求,并不适用于基层防汛人员。因此,本文基于全国山洪灾害调查评价成果数据,提出了一种运用洪峰模数计算雨量预警指标的简便、易用的方法。该方法以小流域洪水计算推理公式为基础,将公式中流量与流域面积的比值用洪峰模数表示,得到基于洪峰模数的临界雨量估算公式,并考虑流域土壤含水量等因素,分析临界雨量变化阈值,最终得到雨量预警指标。本文以云南省绥江县双河小流域为例,计算结果显示不同时段（1 h、3 h、6 h）净雨量和预警时段呈线性关系。降雨损失计算中洼地蓄水和植被截留在不同时段相同,土壤下渗在不同的时段不相同。在此基础上,计算不同土壤含水量条件下,不同时段的雨量预警指标。最后,对临界流量、降雨损失和预警指标进行了合理性分析,结果显示预警指标和调查评价结果及实测降雨都比较接近,计算的预警指标合理。本研究为基层山洪灾害预警提供了一种快速、便捷的预警指标计算方法,为预警指标计算提供技术支持。     

基于格网数据的洪水灾害风险评估方法——以日本新川洪灾为例

本文对日本格网统计数据的历史、体系以及结构进行了介绍 ,并应用地理信息技术给出了各级格网的自动生成方法。同时以 2 0 0 0年日本新川洪水灾害为案例 ,建立了二维洪水演进水动力学模型 ,并采用地理信息系统与水动力学模型结合的方法对新川破堤洪水泛滥进行了模拟 ,同时对洪泛区灾害损失进行了评估 ,得到的结果为进一步评估洪水灾害风险以及确定合理的洪灾保险费率奠定了基础 ,对于格网统计数据在城市规划以及城市减灾等领域的应用也有一定的借鉴意义。     

自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法研究及应用

大范围自然灾害调查,涉及区域环境差异大,数据获取方式多样,参与人员多,各级汇总成果中存在一些异常调查单元,需要人工判读其合理性,但单纯依靠人工从海量数据中有效识别异常是不现实的。本文设计了一种自然灾害调查数据的多尺度异常检测方法,综合运用离群检测方法和空间数据挖掘算法,分别进行异常值和异常空间分布模式检测,能够从海量调查数据中快速提取各级尺度的异常值和异常调查单元,支撑人工判读工作。将该方法应用于全国山洪灾害调查评价汇总数据的审核中,以全国历史山洪灾害点和防治区乡镇面积审核为例,分别快速提取了县乡两级区划中的山洪灾害点密度异常单元和面积值异常的乡镇单元,通过对检测结果进行分析,发现是填报口径不一致、单位错误、记录重复等原因造成的。最后分析了该方法在大范围自然灾害调查中的适用条件和方法。     

GPS高程时间序列降噪分析的改进EMD方法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降噪过程中不能直接确定分界本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)的K值,以及当高频噪声IMF分量个数少于低频IMF分量个数时,利用低频信号重构实现降噪的计算量较大等问题,提出一种新的EMD降噪方法。采用平均周期与能量密度乘积指标的方法来自动确定分界IMF的K值,将高频噪声IMF分量进行重构,然后用原始信号减去重构噪声,从而达到降噪的目的。利用模拟数据和BJFS站的实测GPS高程时间序列数据进行验证。实验结果表明,该方法能够直接确定分界IMF的K值,降低计算量,在GPS高程时间序列降噪中较传统EMD方法更可靠。     

一种基于MAD改进的GNSS高程时间序列粗差探测方法

针对GNSS高程时间序列中不可避免地含有粗差,以及在非线性、不平稳性的高程时间序列中粗差难以探测的问题,在传统MAD方法基础上,构建一种引入小波分析的WT-MAD粗差探测方法.利用模拟数据和LHAZ、BJFS、TWTF三个IGS站的实测高程数据进行实验,将WT-MAD法与基于最小二乘的3σ法、IQR法和MAD法进行对比...