突发洪水时山区中小水库漫坝风险的极大熵分析
基于最大熵模型的城市内涝风险预测:以北京市主城区为例

基于最大熵模型的城市内涝风险预测:以北京市主城区为例张震禹;刘家福;祝悦;张柏豪;孔祥力【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2024(24)13【摘要】随着全球气候变化和城市化发展,城市内涝频发且严重影响城市发展,研究内涝影响因素,进行内涝风险评估对防灾减灾具有重要意义。
以北京市主城区为研究区域,获取内涝空间数据和影响因子数据,采用MaxEnt模型进行探究,识别内涝潜在风险区和分析影响因子与内涝风险的关系,结果表明:影响内涝风险的主导因子为与立交桥的距离、建筑密度、不透水面比例、人口密度、暴雨持续时间、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI);研究区内超过24.6%区域范围都处于内涝风险区,高风险区总面积约为40.17 km^(2),中风险区的总面积约为298.09 km^(2);较低风险与低风险区面积分别为423.75 km^(2)和30.53 km^(2)。
各区内涝点分布数量大小关系为丰台区>海淀区>朝阳区>石景山区>西城区、东城区;历史内涝点在空间分布上具有“南密北疏,西密东疏”的分布格局与“多核中心,次中心团带连接”的特征。
对风险评估结果进行空间自相关分析发现风险概率在丰台区中部,海淀区东北部、南部,石景山区东部地区呈高-高聚集,表明该区域在未来可能会受到周围区域的影响而发生内涝灾害,要高度关注该区域实现精准防控。
相关成果为城市进行基础设施完善改造、潜在内涝积水点防治、制定应急减灾预案和应对措施等方面提供一定参考。
【总页数】10页(P5652-5661)【作者】张震禹;刘家福;祝悦;张柏豪;孔祥力【作者单位】吉林师范大学地理科学与旅游学院;中国科学院东北地理与农业生态研究所【正文语种】中文【中图分类】X43【相关文献】1.基于GIS的城市内涝成因分析及风险评估研究——以福州市主城区为例2.基于城市内涝防控的用地竖向控制规划研究——以武汉市主城区为例3.基于地表不透水特征的局地暴雨内涝灾害风险等级制图及分布特征分析——以天津主城区为例4.基于最大熵模型的深圳市内涝影响因素分析及内涝风险评估5.基于耦合PLUS-SCS模型的城市用地内涝风险预测及优化管控——以湖南省长沙市为例因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
洪水灾害的空间分布与风险评估

洪水灾害的空间分布与风险评估洪水灾害是自然灾害中最为常见和严重的一种,给人类带来了巨大的损失和伤害。
为了准确评估洪水灾害的风险,并采取相应的应对措施,了解洪水灾害的空间分布及其影响因素是至关重要的。
本文将从洪水灾害的空间分布和风险评估两方面展开,以期为相关研究和防灾减灾工作提供一定的参考。
一、洪水灾害的空间分布洪水灾害的空间分布是指洪水在地理空间上的分布情况。
洪水的发生与气候、地形、水文条件等因素密切相关。
在全球范围内,洪水灾害主要分布在河流流域和低洼地区,尤其是在河口和河流汇入之处。
这些地区容易积蓄大量的降水,形成洪水的基础条件。
国内外的研究表明,洪水灾害的空间分布与以下几个方面密切相关:1. 气候因素:气候是影响洪水灾害空间分布的重要因素。
气候变化会导致降水量和降雨强度发生变化,进而影响洪水的发生频率和规模。
例如,全球变暖导致的极端降雨事件增多,使洪水灾害频发。
2. 地形因素:地形对洪水的产生和传播起着关键的影响。
山地和丘陵地形区域容易发生山洪,而平原地区则容易积蓄大量的降水形成洪水。
此外,河流的弯曲度和交汇情况也会影响洪水的空间分布。
3. 河流网络:河流网络对洪水的空间分布和扩散起着重要作用。
河流的宽度、长度、形状以及交汇点等都会影响水流的通畅度和排泄能力,进而影响洪水的发生和扩散。
二、洪水灾害的风险评估洪水灾害的风险评估是对洪水灾害危险程度的定量评估,主要包括危险性分析和脆弱性评估。
1. 危险性分析:危险性分析是评估洪水灾害发生可能性的过程。
通过收集历史洪水数据和气象、地形等相关数据,可以建立洪水的频率分析模型,从而确定洪水灾害发生的概率。
另外,在危险性分析中,还需要对洪水的强度、规模和演变趋势进行研究,以便更好地评估洪水的威胁程度。
2. 脆弱性评估:脆弱性评估是评估洪水造成的损失和影响的过程。
脆弱性反映了社会、经济和环境系统面对洪水威胁的脆弱程度。
通过对人口、建筑、基础设施等方面进行综合评估,可以量化洪水对不同区域的影响程度。
对水库洪水调度中风险分析方法的几点探讨

对水库洪水调度中风险分析方法的几点探讨水库洪水调度中的风险分析方法成为目前研究人员普遍关注的课题,风险分析的研究有利于为水库防洪调度提供科学依据,文章通过分析水库洪水调度的主要研究内容,水库洪水调度的主要特征,水库洪水调度风险分析的内容,最后总结了水库洪水风险分析的几种方法。
标签:水库;洪水调度;风险分析1 水库洪水调度主要研究内容洪水给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁,防洪的目的主要在于减小洪水造成的生命、社会和经济危害。
防洪措施包括工程和非工程措施,水库是一种工程措施,同时在航运、发电、供水等方面发挥着重大作用。
我国水资源在地域和时间分布上差异明显,水资源贫乏地区的洪水的资源优化配置具有重大意义。
但是洪水受降雨、地形、下垫面条件等因素影响,作为资源利用存在较大风险。
水库洪水调度的主要任务是根据总体防洪规划,结合当地实际情况,科学、有计划地进行泄蓄管控,使水库容量得到最有效的利用,达到防洪效益和经济效益的最大化。
2 水库洪水调度的主要特征水库洪水调度需做到统筹兼顾,全盘考虑,最终实现防洪兴利。
综合来看,水库洪水调度具有复杂性、确定性、不确定性、风险性等特征。
复杂性是因为洪水调度具有多目标性,目标参数之间总是相互制约、相互影响,难以实现所有参数控制最优化,将主要参数最优化往往以牺牲部分参数为代价,如何协调好各参数之间的关系是一项很艰巨的任务。
因此,每个调度决策都可能引起系列连锁反应。
确定性是指水库库容、特征水位、水库工程设施设计标准、校核标准、泄洪方式等是确定的。
不确定性主要指变化中的影响因素,包括降雨时空分布的不确定性,气象形势的变化多端,入库流量预报的偏差,以及突发事件的发生等,不确定因素对水库洪水调度具有重大影响。
水文、水利、决策、经济都具有不确定性,由于各种不确定性的存在使水库的洪水调度存在风险性[1]。
3 水库洪水调度风险分析内容风险识别。
只有在正确识别风险的前提下,水库洪水调度才能有效地将风险影响降至最低。
洪水风险评估 评估洪水潜在威胁

洪水风险评估评估洪水潜在威胁洪水是一种自然灾害,经常给人们的生命财产造成严重威胁。
为了保障人们的安全和财产,评估洪水的潜在威胁显得尤为重要。
本文将介绍洪水风险评估的概念、方法和应用,以及如何有效地评估洪水的潜在威胁。
一、洪水风险评估的概念洪水风险评估是指对洪水发生的概率和造成的损失进行评估和分析的过程。
其目的是确定洪水对特定区域造成威胁的程度,为相关部门和个人制定合理的防洪措施提供科学依据。
二、洪水风险评估的方法1. 影响因素分析洪水风险评估首先需要对可能影响洪水发生和洪水威胁的因素进行分析。
这些因素包括降雨情况、地形地貌以及气候变化等。
通过对这些因素的综合分析,可以更准确地评估洪水发生的概率。
2. 暴雨洪水模拟为了评估洪水的潜在威胁,可以利用暴雨洪水模拟来模拟洪水发生的过程。
这需要借助数学模型和计算机技术,通过对洪水发生过程的重现和模拟,可以预测洪水对特定区域的影响范围和损失程度。
3. 洪水风险评估指标洪水风险评估需要根据具体情况确定相应的评估指标。
常用的评估指标包括水位、流量、洪水淹没范围和洪水频率等。
通过对这些指标的评估和分析,可以综合考虑洪水对特定区域的威胁程度。
三、洪水风险评估的应用1. 灾害防控规划洪水风险评估可以为灾害防控规划提供科学依据。
通过评估洪水潜在威胁,可以确定高风险区域和重点防控区域,制定相应的防洪计划和措施,提高抗洪能力。
2. 城市规划与土地利用洪水风险评估可以指导城市规划和土地利用。
通过评估洪水对城市和土地的潜在危害,可以合理规划城市布局和土地用途,避免将人口和财产置于洪水威胁之下。
3. 建设工程设计洪水风险评估对于建设工程设计也具有重要意义。
通过评估洪水潜在威胁,可以确定建设工程所面临的洪水风险,针对性地设计工程的防洪措施,提高工程的安全性和抗洪能力。
四、总结洪水风险评估是评估洪水潜在威胁的重要方法。
通过分析洪水发生的影响因素、模拟洪水过程和评估洪水风险指标,可以全面准确地评估洪水的潜在威胁。
山区小流域洪水风险评估与预警技术研究

山区小流域洪水风险评估与预警技术研究山区小流域洪水风险评估与预警技术研究引言:随着气候变化的加剧和人类活动的不断增加,山区小流域洪水事件频发,给生命财产和生态环境造成严重威胁。
因此,对于山区小流域洪水风险的评估与预警技术研究具有重要意义。
本文将介绍山区小流域洪水风险评估的方法,以及洪水预警技术的研究现状与展望。
一、山区小流域洪水风险评估方法1. 洪水历史数据分析洪水历史数据的分析是评估山区小流域洪水风险的首要步骤。
通过对过去几十年的洪水事件进行统计和分析,我们可以了解洪水发生的规律和特征,为未来的预警提供依据。
通过分析洪水的持续时间、洪峰流量、洪水面积等参数,可以对山区小流域洪水风险进行初步评估。
2. 地形因素的分析地形因素对山区小流域洪水的形成和发展起着重要作用。
利用数字高程模型(DEM)等工具,可以分析山区小流域的坡度、高程等参数,探讨洪水产生和传播的空间特征。
通过分析小流域的河道、河谷等地形特征,可以评估洪水风险的分布情况。
3. 气象因素的分析气象因素是引起洪水的重要原因之一。
通过分析山区小流域的降水情况、气温变化等气象要素,可以预测洪水灾害的发生概率。
利用气象模型和卫星遥感技术,可以提高洪水风险评估的准确性和时效性。
4. 水文模型的建立水文模型是评估山区小流域洪水风险的重要工具。
通过建立小流域的水文模型,可以模拟洪水的形成和传播过程,评估洪水对周围区域的影响程度。
常用的水文模型有HEC-HMS、SWAT等,可根据具体情况选择合适的模型进行建模。
二、洪水预警技术的研究现状与展望1. 基于遥感技术的洪水预警遥感技术的应用在洪水预警领域有着广阔的前景。
通过利用卫星遥感图像,可以实时监测山区小流域的洪水情况,提供洪水灾害的快速预警。
同时,遥感技术还可以提供洪水灾区的高分辨率图像,辅助救援和灾后重建工作。
2. 基于人工智能的洪水预警人工智能技术在洪水预警中发挥着重要作用。
通过建立智能预警系统,结合历史洪水数据和实时监测数据,可以及时预测洪水灾害的发生概率和影响范围。
洪水灾害风险评估与管理

洪水灾害风险评估与管理自古以来,洪水灾害一直是人类所面临的重大自然灾害之一。
洪水的发生不仅对人们的生命财产造成极大威胁,还对社会经济发展产生巨大影响。
因此,对洪水灾害的风险评估与管理显得尤为重要。
一、洪水灾害的风险评估洪水灾害的风险评估是指根据洪水的历史数据、流域地形地貌特征、降雨预报情况等因素,对洪水的可能发生性、程度以及对人类和环境造成的潜在损失进行分析和评估。
首先,洪水历史数据是进行风险评估的重要依据。
通过对过去洪水事件的深入研究,可以掌握洪水发生的频率、周期以及可能带来的影响。
此外,对于无法获取的历史数据,可以通过洪水频率分析等方法进行估算。
其次,流域地形地貌特征也是洪水风险评估的重要因素。
河流、湖泊、山脉等地形地貌特征会直接影响洪水的形成和流动。
通过对流域地形地貌的综合分析,可以对洪水的产生、传播过程进行模拟和预测。
最后,降雨预报情况也是洪水风险评估的关键。
准确预测降雨量和分布,对于对洪水的发生性和程度进行准确评估至关重要。
现代技术的发展,如气象卫星、雷达和模型模拟等,为降雨预报提供了更多可靠的数据和方法。
二、洪水灾害的风险管理洪水灾害的风险管理是指通过采取一系列的措施和策略,减少洪水对人类和环境造成的潜在损失。
首先,加强洪水预警和监测系统是必不可少的。
洪水的发生往往伴随着短时间内的降雨剧增,因此及时获得降雨预报信息,发出预警并进行监测至关重要。
建立完善的洪水预警体系,可以为人们提供充分的应对时间,减少人员伤亡和财产损失。
其次,改善城市排水系统是一项重要的措施。
城市化进程加快,大量的水泥、沥青等硬质材料使得水的渗透能力下降,容易造成城市内涝和洪水。
因此,改建、拓宽和清理排水管道,提高城市排水能力,对于减少城市洪水灾害具有重要意义。
此外,发展生态修复和生态保护工程也是减少洪水灾害风险的重要途径。
保护和恢复湿地、河流、湖泊等自然水源,可以减缓洪水的来袭速度和降低洪水的威力。
此外,合理的土地利用规划和建设减缓洪水情况也不可忽视。
洪灾风险评估指标权重分析

洪灾风险评估指标权重分析洪灾是指由河流、湖泊、水库或水文水资源开发工程的防洪措施等,因异常降雨或大雨连续不断,形成的洪水,引起的自然灾害。
洪灾造成了严重的人员伤亡和财产损失,对社会经济发展造成了严重影响。
为了有效应对洪灾风险,需要进行洪灾风险评估,并根据评估结果采取相应的防灾减灾措施。
在洪灾风险评估中,指标权重的确定十分关键,本文将对洪灾风险评估指标的权重分析进行探讨。
1. 指标选取洪灾风险评估的指标包括但不限于洪水历史灾情、地表地形状况、雨量条件、水文特征、防洪措施等多个方面。
在进行指标选取时,需要综合考虑各项指标对洪灾风险的影响程度和相关性,确保指标选取的全面性和科学性。
2. 权重确定方法在进行指标权重分析时,常用的方法包括主观赋权法、客观赋权法和统计分析法。
主观赋权法是指专家根据经验和专业知识,对各指标进行权重赋值;客观赋权法是通过数学模型和专业工具对指标进行量化处理,确定权重;统计分析法是基于历史数据和实证分析,利用统计方法确定指标权重。
不同的权重确定方法对于洪灾风险评估结果的准确性和可靠性具有重要影响。
3. 权重分析结果通过权重分析,可以得到各指标在洪灾风险评估中的相对重要性。
一般来说,对于洪水历史灾情、地表地形状况和防洪措施等指标,其权重较高,对于洪灾风险的评估起着重要作用;而对于雨量条件、水文特征等指标,其权重相对较低。
根据权重分析结果,可以有针对性地制定洪灾风险管理策略,提高洪灾应对能力和减灾效果。
4. 结论洪灾风险评估指标的权重分析是洪灾风险评估的关键环节,对于科学有效地进行洪灾风险评估具有重要意义。
在进行权重分析时,应综合考虑各项指标的重要性和影响程度,采用合适的权重确定方法,确保评估结果的科学性和可靠性。
通过权重分析,可以深入了解各指标在洪灾风险中的作用和关联,为洪灾风险管理提供科学依据和决策支持。
此为文章正文内容,共计789字。
洪水风险评估与管理

洪水风险评估与管理洪水是自然灾害中最为常见且具有破坏性的一种,给人们的生命财产带来了严重的威胁。
为了减少洪水灾害对人类造成的损失,洪水风险评估与管理成为了当今社会不可或缺的一部分。
本文将从洪水风险评估的基本概念、方法、挑战以及管理措施等方面进行探讨。
洪水风险评估是指对洪水可能造成的损失进行综合的评估和分析。
其基本目的是为了确定洪水可能对人类和环境造成的潜在风险。
洪水风险评估常常涉及到多个要素,如洪水频率、洪水强度、洪水持续时间、洪水范围等。
评估的结果可以用于制定相应的洪水管理政策和工程措施,从而减少洪水灾害所带来的损失。
在洪水风险评估过程中,有许多方法和模型被广泛应用。
其中最常见的是基于历史数据的统计模型和基于物理模型的数值模拟。
统计模型通过分析历史洪水数据来推测未来可能发生的洪水风险,其优点是简单易行。
然而,由于洪水事件的复杂性和不确定性,统计模型在一些极端的洪水情况下可能无法准确预测风险。
相比之下,数值模拟模型可以通过模拟洪水过程来评估洪水风险,具有较高的精度和可靠性。
但是,数值模拟模型需要大量的数据和计算资源,其建立和应用相对较为复杂。
因此,在实际应用中,通常需要综合使用不同的方法和模型来进行洪水风险评估。
洪水风险评估过程中存在一些挑战和难题。
首先,洪水事件的频率和强度可能会随着气候变化而发生变化,这对评估结果的准确性和可靠性提出了挑战。
其次,洪水风险评估需要大量的数据支持,包括气象数据、水文数据、地形数据等。
然而,在一些地区,由于数据采集和监测的限制,导致数据的不完整和不准确,影响了评估结果的可靠性。
此外,洪水风险评估还需要考虑到社会经济因素、环境因素等,以综合评估洪水对不同方面的影响。
这增加了评估的复杂性和难度。
为了有效管理洪水风险,需要采取一系列管理措施。
其中最重要的是建立健全的洪水管理制度和政策。
政府和相关部门应制定洪水管理的法规和标准,明确各方责任和义务。
此外,建立健全的洪水预警系统也是减少洪水灾害风险的关键。
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水库 大 坝风 险来 自于人 为致 灾 、 工程 致 灾 和环 境 致 灾 ¨ J , 目前 学 者 针 对 坝 体 风 险分 析 及 洪 水 漫 坝风 险 计算 的方 法 , 如一 次二 阶矩 法 j , M o n t e C a r l o 法_ 3 。J , L H S — MC法 _ 5 I 6 ] , 神 经 网络 预 测 法 等 卜 , 采 取离 散模 拟
收 稿 日期 : 2 0 1 4 - 1 1 - 0 1
基 金项 目:国家 自然科学基金 资助项 目( 7 1 1 7 1 1 7 4 ) ; 河北省 自然科学基金资助项 目( G 2 0 1 4 2 0 3 2 1 9 )
科 学依 据 。
1 突发 洪水 时 山区中小水库漫坝风 险特征分析
突发性 洪水 具有 本 身特殊 性质 , 如 突变 性 、 紧急性 、 快 速性 、 不确 定性 和破 坏性 , 可 归类 为突发 暴 雨洪水 、
溃坝洪水、 融冰融雪型洪水 、 风暴潮洪水等类型。一般 以汛期洪水过程线来描述一场突发洪水 , 包括洪峰 、 洪 量、 洪 峰 出现 的时间 以及行 洪历 时共 4个 指标 , 突发洪 水 的 洪量 、 洪峰较大 , 洪 峰 出 现 的时 间靠 后 , 行 洪 历
( 1 ) 突发 性 洪水 的洪 峰陡涨 陡 落 , 对 局部 地 区 ( 承灾 体水 库 ) 产生 极大 的影 响 。突发 洪水 来 势 迅速 , 而 且
凶猛 , 导致 水库 的水 势涨 幅快 , 伴 随着 大而 密集 的洪 峰 , 以及 随风助 涨 的波 浪爬 高影 响 。
( 2 ) 突发 洪 水情 景下 , 水库 管理 人 员来 不 及 人 为调 洪 , 假 设 水 库是 按 照 大 坝 固有 的泄 洪道 泄 洪 , 每 一 水
发, 分析 突发 洪水 情形 下水 库 的漫 坝特征 , 构 建漫 坝风 险 的极大 熵模 型 。采 用人 工 神 经 网络 中的 B P神 经 网 络法 , 通 过水 库 漫坝 的历史 数据 , 对 漫坝 极 限状态 进行 拟合 , 提 高该模 型 的可靠 性 , 以二 次 四阶矩 法计算 水 库 漫 坝风 险 的概率 密度 函数 , 从 而获得 更 高效 、 可靠 的 漫坝 风 险概 率值 , 为 水 库 漫坝 的预 测 和 防范 提供 一 定 的
第 4期
2 0 1 5年 8月
水
利
水
运 工
程
学
报
No. 4
Aug .201 5
AND ENGⅡ 砸 R【 NG
D O I :1 0 . 1 6 1 9 8 / j . c n k i . 1 0 0 9 — 6 4 0 X . 2 0 1 5 . 0 4 . 0 0 2 陈业华 , 王浩. 突发洪水时山 区中小水库漫坝风 险的极大熵 分析 [ J ] . 水 利水 运工程学 报 ,2 0 1 5 ( 4 ) : 9 —1 5 .( C H E N Y e . h u a , WA N G H a o . Ma x i m u m e n t r o p y a n a l y s i s o f s m a l l a n d me d i u m m o u n t a i n r e s e r v o i r o v e  ̄ o p p i n g r i s k s d u i r n g s u d d e n l f o o d[ J ] .H y d r o — S c i e n c e a n d E n g i n e e i r n g , 2 0 1 5 ( 4 ) : 9 — 1 5 . )
极大熵法 的结果与其他分析方法 的结果非 常接近 , 且计算效率较 高。
关 键 词 :突发洪水 ; 水库漫坝风险; 极大熵; 二次四阶矩 中图分 类号 : T V 6 9 7 文献标 志码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 - 6 4 0 X( 2 0 1 5 ) 0 4 - 0 0 0 9 - 0 7
突发 洪 水 时 山 区 中小 水 库 漫 坝风 险 的极 大熵 分 析
陈业 华 ,王 浩
( 燕山大学 经济管 理学 院 ,河北 秦皇 岛 0 6 6 0 0 4 )
摘要 : 水库 漫坝事故是大坝失事 的常见情形 , 分析水库漫坝 的风险在 水库 漫坝预测 中十分 重要 。基 于突发洪
水时水库漫坝风险 的特征分析 , 定义一种水库漫坝极限状态 函数 , 构建 突发洪水 漫坝极 限状 态风 险的极大熵模
时短 , 对 水库 造成 漫 坝 的危 险度 越 大 。考 虑 到水库 枢 纽建 筑 物 自身 的, 在 突 发洪水 情景 下 由于 水库抗 御洪 水 能力 不满 足 有 关标 准要 求 , 或 溢 洪道 不 能 及 时 、 安全 地 下 泄 洪 水等 原 因 , 可 能形成 漫 坝 。结 合 山 区水 库 实际 统计 情况 , 归 纳突发 洪水 形成 漫 坝 的特 点 如下 :
漫 坝风 险分 析结 果 的可靠 性或 收敛 性较 为不 足 , 考 虑 漫坝 的水 文频率 特 征 因子 而轻 视水 库 大坝 因素 的影 响 ,
主 观评估 指 标可 能存 在偏差 , 而 熵理 论能 较好 地 消除评 估 主 体 的主 观性 。本 文从 突 发洪 水 这 一独 特 视 角 出
型, 以确定 漫坝风险的概率密度函数 。采用 B P 神经 网络方法 , 对水库漫坝极 限状 态函数进行 拟合 , 结 合二次 四
阶矩法计算水库漫坝风险 的概率密度 函数 , 给 出求解水库漫坝 风险概率 的算 法步骤 , 进一 步计算 出水 库漫坝风
险的概率值 , 为水库漫坝的预测和防范 提供科 学依据 。最 后 , 通过一 座 山区小型水 库实例 计算分 析 , 表明这种