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申请/专利权人：武汉大学

申请日：2020-10-22

公开（公告）日：2022-05-13

公开（公告）号：CN112288151B

专利技术分类：.专门适用于行政或管理目的的预测或优化，例如：线性规划或“下料问题”（市场预测或商业活动预测入G06Q30/0202）[2023.01]

专利摘要：本发明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。

专利权项：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：Sl＝{SG,R,E}式中，Sl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；SG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：fSGit,Ri,jt,SGjt＝0式中，SGit表示灾害链中的第i个灾害事件在t时刻的状态；SGjt表示灾害链中的第j个灾害事件在t时刻的状态；Ri,jt表示SGit、SGjt二者在t时刻的相互关联关系，f表示t时刻SGit通过作用因子Ri,jt对SGjt产生作用，使得SGi和SGj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Ri,jt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Ht；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＝167A11+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＝0.762-0.023lnP–0.836b＝14.314+0.248lnP–0.836当重现期在1～10a时，A＝16.351+2.564lnP–0.836当重现期在10～100a时，A＝17.210+2.688lnP–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：it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；ta为雨峰前的降雨历时，对应的瞬时降雨强度为ia；tb为雨峰后的降雨历时，对应的瞬时降雨强度为ib；构建产流模型的方法包括：S4021：计算下渗率f：f＝fc+f0-fce-kt'式中，f0为初始入渗率；fc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ts，得到产流速率计算公式如下： 式中I't为产流速率，mmmin；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-1Δt等流时线之间的区域面积为Si，在其上的产流量为： 式中，Ii为产流量；S4032：计算等流时面上的汇流量： 式中，Qi为第i个等流时面上的汇流量；Ii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，Si为第iΔt和第i-1Δt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＝∑Qi；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，Rp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：Qz＝∑[Qi-D·Si·Δti]式中，Qz为积水点积水量。

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