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文檔簡介
1、智能水資源系統(tǒng)工程探討 匯報(bào)人:金菊良 合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院水資源與環(huán)境系統(tǒng)工程研究所安徽 合肥 230009, E-mail: JINJL66@126.com2014年04月18日,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬 2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測 3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控 4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,內(nèi)容提要,“中國四大河
2、月徑流隨機(jī)變化特性的探討”(1989年學(xué)士論文,丁晶老師負(fù)責(zé)的國家自然科學(xué)基金48670042“徑流隨機(jī)變化基本規(guī)律的研究”)用隨機(jī)水文學(xué)的方法探索四大河月徑流時(shí)序上的周期、相依、持續(xù)性、偏態(tài)分布特性和空間上相關(guān)性特性研究和選用合適的隨機(jī)模型(季節(jié)性一階自回歸模型、主站模型)表征其變化規(guī)律,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,四大河實(shí)測和模擬1000年的情況和結(jié)果表,“中國四大河月徑流隨機(jī)變化特性的探討”(1989年學(xué)士
3、論文)用隨機(jī)水文學(xué)的方法探索四大河月徑流時(shí)序上的周期、相依、持續(xù)性、偏態(tài)分布特性和空間上相關(guān)性特性;進(jìn)而研究和選用合適的隨機(jī)模型(季節(jié)性一階自回歸模型、主站模型)表征其變化規(guī)律。,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,四大河代表站負(fù)輪長頻次曲線(—實(shí)測序列,……模型),“中國四大河月徑流隨機(jī)變化特性的探討”(1989年學(xué)士論文)依據(jù)中國四大河(長江、黃河、松花江、西江)觀測資料,用隨機(jī)水文學(xué)的方法探索了四大河月徑流時(shí)序變化
4、特性和空間變化特性在此基礎(chǔ)上研究了表征月徑流變化特性的模型,結(jié)果表明簡單的季節(jié)性一階自回歸模型,加上隨機(jī)項(xiàng)的偏態(tài)變換,可用來表征月徑流的時(shí)序變化,主站模型可用來表征月徑流的空間變化結(jié)果還表明:長江和黃河月徑流量的變化基本上是同步的,長江和松花江的月徑流量變化表現(xiàn)出異步的趨勢,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,“工程隨機(jī)模型在暴雨洪水分析計(jì)算中的應(yīng)用”(1992年碩士論文),利用隨機(jī)水文學(xué)的原理和方法,建立了年暴雨過程隨
5、機(jī)模型和基于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模型,對這些隨機(jī)模型的實(shí)用性檢驗(yàn),表明暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模擬方法這一方法在洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評估中具有廣泛的應(yīng)用前景。 年暴雨過程統(tǒng)計(jì)特征分析年暴雨過程隨機(jī)模型的建立流域暴雨洪水系統(tǒng)的準(zhǔn)隨機(jī)產(chǎn)流模型的建立流域暴雨洪水系統(tǒng)確定性地面徑流匯流模型的建立流域暴雨洪水系統(tǒng)確定性淺層地下徑流匯流模型的建立,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,“工程隨機(jī)模型在暴雨洪水分析計(jì)算中的
6、應(yīng)用”(1992年碩士論文)利用隨機(jī)水文學(xué)的原理和方法,建立了年暴雨過程隨機(jī)模型和基于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模型對這些隨機(jī)模型的實(shí)用性檢驗(yàn),表明暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模擬方法這一方法在洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評估中具有廣泛的應(yīng)用前景,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,PAR(1)年暴雨過程隨機(jī)模型的間接參數(shù)檢驗(yàn),“工程隨機(jī)模型在暴雨洪水分析計(jì)算中的應(yīng)用”(1992年碩士論文)利用隨機(jī)水文學(xué)的原理和方法,建立了年暴
7、雨過程隨機(jī)模型和基于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模型對這些隨機(jī)模型的實(shí)用性檢驗(yàn),表明暴雨洪水流域系統(tǒng)隨機(jī)模擬方法這一方法在洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評估中具有廣泛的應(yīng)用前景,1 1989-1994:水資源系統(tǒng)隨機(jī)分析模擬,流域暴雨洪水系統(tǒng)隨機(jī)模擬模型的實(shí)用性檢驗(yàn),,,,,,“遺傳算法及其在水問題中的應(yīng)用”(1998年博士論文)針對標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法應(yīng)用中存在的問題,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的改進(jìn)形式—加速遺傳算法 ( AGA) 從理論和實(shí)證角度
8、分析了AGA的有效性、可行性。,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,遺傳算法與人工智能研究領(lǐng)域其它分支之間的關(guān)系,“遺傳算法及其在水問題中的應(yīng)用”(1998年博士論文)針對標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法應(yīng)用中存在的問題,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的改進(jìn)形式—加速遺傳算法 ( AGA) 從理論和實(shí)證角度分析了AGA的有效性、可行性。,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,生物進(jìn)化與遺傳算法之間的對應(yīng)關(guān)系,“遺傳算法及其在水問題中的應(yīng)用”(
9、1998年博士論文)針對標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法應(yīng)用中存在的問題,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的改進(jìn)形式—加速遺傳算法 ( AGA) 從理論和實(shí)證角度分析了AGA的有效性、可行性。,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,“遺傳算法及其在水問題中的應(yīng)用”(1998年博士論文)的研究內(nèi)容,“基因算法在Logistic曲線參數(shù)估計(jì)中的應(yīng)用”(1997),Logistic曲線參數(shù)估計(jì)是非線性參數(shù)估計(jì)問題:K 與 a、r 的地位不相同,不能只經(jīng)一次線性化
10、再用最小二乘法來估計(jì);K 一般要求它的數(shù)據(jù)類型與 N 的數(shù)據(jù)類型相同:,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,,用 AGA 估計(jì)邏輯斯諦曲線的參數(shù)(Gause(1934)第Ⅰ組數(shù)據(jù)),“基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在洪水災(zāi)害承災(zāi)體易損性建模中的應(yīng)用”(1998)提出在BP算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)收斂速度緩慢時(shí)啟用AGA來優(yōu)化此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù),把AGA的優(yōu)化結(jié)果作為BP算法的初始值再用BP算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò),如此交替運(yùn)行BP算法和AGA,就可望
11、能加快網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,同時(shí)在一定程度上可望改善局部最小問題。水稻在不同生育階段、不同受淹水深和不同受淹歷時(shí)所造成的產(chǎn)量影響程度是不同的。水稻的洪水災(zāi)害易損性模型就是指水稻的減產(chǎn)率與水稻生育期、淹水深度、淹水歷時(shí)等減產(chǎn)影響因子的函數(shù)關(guān)系。,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,“基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在洪水災(zāi)害承災(zāi)體易損性建模中的應(yīng)用”(1998)水稻的洪水災(zāi)害易損性模型就是指水稻的減產(chǎn)率與水稻生育期、淹水深度、淹水歷
12、時(shí)等減產(chǎn)影響因子的函數(shù)關(guān)系。,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,用于水稻洪災(zāi)易損性分析的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練和測試結(jié)果,“計(jì)算天然河道水面曲線的新方法”(2000)目前計(jì)算河道水面曲線的常用方法是試算法、迭代法和圖解法,這類方法沿河道順序逐段推求各計(jì)算河段橫斷面的水位值,存在各計(jì)算河段的誤差累積問題,也不便控制全河段總計(jì)算誤差提出了同時(shí)確定河道計(jì)算河段各斷面的水位值的思想,這實(shí)質(zhì)上就是全河段總計(jì)算誤差最小化問題,
13、可用加速遺傳算法(AGA)來處理。建立如下迭代公式,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,“計(jì)算天然河道水面曲線的新方法”(2000)提出了同時(shí)確定河道計(jì)算河段各斷面的水位值的思想實(shí)質(zhì)上是全河段總計(jì)算誤差最小化問題,可用加速遺傳算法(AGA)來處理,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,用AGA同時(shí)計(jì)算各斷面的水位值 單位:m,從全河段總計(jì)算誤差(即目標(biāo)函數(shù))值來看,AGA的計(jì)算結(jié)果(0.00
14、000)明顯好于試算法和迭代法的計(jì)算結(jié)果,而迭代法的結(jié)果(0.00439)又好于試算法的結(jié)果(0.08188)從各斷面水位的計(jì)算結(jié)果看,雖然迭代法能控制每個(gè)計(jì)算河段的計(jì)算誤差,但由于誤差的累積,沿計(jì)算方向(從斷面3至斷面1)各斷面的水位計(jì)算誤差存在逐漸增大的趨勢;在試算法中各斷面的水位計(jì)算誤差相對都較大;而AGA則能有效控制全河段總計(jì)算誤差,解決了誤差累積問題,提高了計(jì)算精度,“遺傳算法在水資源工程中的應(yīng)用研究”(2000年博士后報(bào)告
15、)基于遺傳算法(GA)的運(yùn)行機(jī)理,抓住“交叉”這一GA思想,把GA的基本原理、分析技術(shù)和先進(jìn)算法較完整地引入水資源工程領(lǐng)域,研制開發(fā)了適用于水資源工程問題的GA具體實(shí)施方案,解決了常規(guī)方法難以解決的一系列復(fù)雜問題:完善了基于二進(jìn)制編碼的加速遺傳算法(AGA),提出了基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法(RAGA)和基于整數(shù)編碼的單親遺傳算法(IPGA)建立了基于AGA的門限自回歸模型、基于AGA的門限回歸模型、基于AGA的雙線性模型、基于A
16、GA的邏輯斯諦曲線模型、基于RAGA的投影尋蹤分類模型、基于RAGA的投影尋蹤等級評價(jià)模型、基于RAGA的投影尋蹤門限自回歸模型和基于RAGA的投影尋蹤門限回歸模型把這些模型成功地用于地下水位預(yù)測、海溫預(yù)測、海洋冰情預(yù)測、河道洪水預(yù)測、低溫冷害預(yù)測、年徑流預(yù)、江淮旱澇序列預(yù)測、日徑流預(yù)測、洪水災(zāi)情評估、水環(huán)境質(zhì)量綜合評價(jià)、洪水分類、小流域治理效益評價(jià)、氣候區(qū)劃、天然河道水面曲線、均質(zhì)土壩滲流三段法計(jì)算問題、梯形明渠臨界水深計(jì)算問題和溢
17、流壩下游收縮斷面水深計(jì)算等一系列實(shí)際問題中,進(jìn)一步說明了GA在處理實(shí)際水資源工程復(fù)雜優(yōu)化問題中具有廣泛的應(yīng)用前景,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,“基于遺傳算法的門限自回歸模型在淺層地下水位預(yù)測中的應(yīng)用”(1999) :,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,,逐月地下水位系列的點(diǎn)值圖,根據(jù)該點(diǎn)值圖,可分為2段直線,據(jù)此確定門限區(qū)間的個(gè)數(shù)L=2,在分段線性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(均值)42.529附近確定門限值r(1)的搜索
18、范圍,可得該序列的TAR模型的結(jié)構(gòu)形式為,用AGA優(yōu)化TAR模型的參數(shù),地下水位預(yù)測模型的擬合誤差和預(yù)測誤差分析結(jié)果,“基于遺傳算法的地下水位動(dòng)態(tài)預(yù)測雙線性模型”(2001)近代控制理論中提出的雙線性模型(bilinear time series model,BM)只包含有限個(gè)模型參數(shù),用以擬合非線性時(shí)序過程BM是目前時(shí)間序列分析中應(yīng)用最廣的自回歸滑動(dòng)平均模型ARMA(p,q)的非線性推廣,BM 模型利用在實(shí)際預(yù)測過程中得到的殘差信
19、息進(jìn)行反饋校正,只用較少的模型參數(shù)就可保證模型高的擬合精度和穩(wěn)健的預(yù)測性能,對水資源系統(tǒng)復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性BM模型的一般形式為 :,2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,,,BM模型的主要特點(diǎn)是,在ARMA模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了預(yù)測殘差的過去值e(i-j)與系統(tǒng)行為的過去值x(i-k)之間的交互作用對系統(tǒng)當(dāng)前行為x(i)的影響,當(dāng)x(i)固定時(shí)BM模型就成為關(guān)于e(i)的線性模型,而當(dāng)e(i)固定時(shí)BM模型
20、則成為關(guān)于x(i)的線性模型,“基于遺傳算法的地下水位動(dòng)態(tài)預(yù)測雙線性模型”(2001),2 1995-2000:水資源系統(tǒng)優(yōu)化建模預(yù)測,,例1 地下水位時(shí)序各預(yù)測模型的擬合誤差分析和預(yù)測誤差分析的結(jié)果對比表,例2 地下水位時(shí)序各預(yù)測模型的擬合誤差分析和預(yù)測誤差分析的結(jié)果對比表,就擬合精度和預(yù)測效果的總體而言,BM模型相對較優(yōu)盡管BM模型只利用了地下水位動(dòng)態(tài)序列相依性顯著的少數(shù)自回歸項(xiàng)的信息,但是由于利用了過去預(yù)測的殘差信息進(jìn)行反饋校正
21、,保證了BM模型高的擬合精度和穩(wěn)健的預(yù)測性能,因而預(yù)測如地下水位動(dòng)態(tài)時(shí)序這樣復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性由于BM模型有效利用了預(yù)測過程中產(chǎn)生的殘差信息,在實(shí)際應(yīng)用中常常表現(xiàn)出模型結(jié)構(gòu)簡明、參數(shù)少、適應(yīng)性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn),因而是一類具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的非線性時(shí)序模型,“復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)的理論框架及其在水安全評價(jià)中的應(yīng)用”(2008)從方法論的角度提出了處理一般復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)問題的7個(gè)步驟,它們組成了復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)的理論框架:確
22、定評價(jià)對象集生成函數(shù)確定評價(jià)指標(biāo)集生成函數(shù)確定評價(jià)指標(biāo)測度函數(shù)確定定性指標(biāo)定量化函數(shù)確定指標(biāo)一致無量綱化函數(shù)確定指標(biāo)權(quán)重函數(shù)確定綜合評價(jià)指標(biāo)函數(shù)這7個(gè)函數(shù)合理選取或構(gòu)造這7個(gè)函數(shù)的不同形式,就可構(gòu)建合適的綜合評價(jià)模型,據(jù)此提出了5類評價(jià)模型:主客觀賦權(quán)評價(jià)方法,模式識別評價(jià)方法,相似評價(jià)方法,決策分析評價(jià)方法,組合評價(jià)方法,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)的理論框架,“復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)的理論
23、框架及其在水安全評價(jià)中的應(yīng)用”(2008),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,應(yīng)用結(jié)果說明:構(gòu)建綜合評價(jià)模型的最重要工作依次是確定綜合評價(jià)指標(biāo)函數(shù)、指標(biāo)權(quán)重函數(shù)和評價(jià)指標(biāo)集生成函數(shù)實(shí)現(xiàn)綜合評價(jià)的理論框架功能最強(qiáng)的綜合評價(jià)方法依次是組合評價(jià)方法、決策分析評價(jià)方法和層次分析方法,相似評價(jià)方法、模式識別評價(jià)方法或投影尋蹤評價(jià)方法須與其它方法聯(lián)合應(yīng)用才能構(gòu)造完整的評價(jià)模型,5類評價(jià)方法在本綜合評價(jià)理論框架7個(gè)函數(shù)確定中的作用,
24、“基于改進(jìn)層次分析法的模糊綜合評價(jià)模型”(2004)提出了直接根據(jù)單指標(biāo)相對隸屬度的模糊評價(jià)矩陣,構(gòu)造層次分析法中的判斷矩陣,用以確定各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重給出了用加速遺傳算法檢驗(yàn)和修正判斷矩陣的一致性和計(jì)算判斷矩陣各要素的權(quán)重的模糊綜合評價(jià)模型(AHP_FCE)應(yīng)用結(jié)果表明,AHP_FCE方法簡便和通用,計(jì)算結(jié)果較為客觀和穩(wěn)定,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,“基于改進(jìn)層次分析法的模糊綜合評價(jià)模型”(2004)提出了
25、直接根據(jù)單指標(biāo)相對隸屬度的模糊評價(jià)矩陣,構(gòu)造層次分析法中的判斷矩陣,用以確定各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重給出了用加速遺傳算法檢驗(yàn)和修正判斷矩陣的一致性和計(jì)算判斷矩陣各要素的權(quán)重的模糊綜合評價(jià)模型(AHP_FCE)應(yīng)用結(jié)果表明,AHP_FCE方法簡便和通用,計(jì)算結(jié)果較為客觀和穩(wěn)定,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,水電站裝機(jī)容量各方案評價(jià)指標(biāo)樣本數(shù)據(jù)及其AHP_FCE模型評價(jià)結(jié)果,可得方案1至方案4的模糊評價(jià)的綜合指標(biāo)值z(j)分別
26、為0.501,0.485,0.676和0.498,說明方案3為相對最佳方案根據(jù)文獻(xiàn)中權(quán)重法得到的方案1至方案4的模糊評價(jià)的綜合指標(biāo)值z(j)分別為0.54,0.52,0.56和0.46,說明方案3為相對最佳方案可見等權(quán)重法所得的最大與次大綜合評價(jià)指標(biāo)值很接近、不易決策,而AHP_FCE法的最大與次大綜合評價(jià)指標(biāo)值差異明顯,有利于決策,“水質(zhì)綜合評價(jià)的投影尋蹤模型”(2001),提出用基于實(shí)碼加速遺傳算法(RAGA)的投影尋蹤(PP)
27、模型進(jìn)行水質(zhì)綜合評價(jià)的新方法(PPGE),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,步驟1 構(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù),,,,,步驟2 優(yōu)化投影指標(biāo)函數(shù),,,步驟3 建立投影尋蹤水質(zhì)綜合評價(jià)模型,水樣投影值z*(i)與標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)等級y(i)之間的關(guān)系,,,,“水質(zhì)綜合評價(jià)的投影尋蹤模型”(2001),提出用基于實(shí)碼加速遺傳算法(RAGA)的投影尋蹤(PP)模型進(jìn)行水質(zhì)綜合評價(jià)的新方法(PPGE),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)
28、控,,,,,,,,各水樣水質(zhì)等級的標(biāo)準(zhǔn)值與PPGE計(jì)算值間的誤差分析結(jié)果,用PPGE模型評價(jià)五大湖泊水環(huán)境質(zhì)量等級,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,用AGA-FAHP篩選流域水安全評
29、價(jià)指標(biāo)體系{xjk|j=1,2,…,m;k=1,2,…,nj},,,,,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,用SPA構(gòu)造樣本i子系統(tǒng)j指標(biāo)k的樣本值xijk與水安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的單指標(biāo)聯(lián)
30、系數(shù)uijk,,,,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,用SPA構(gòu)造樣本i子系統(tǒng)j指標(biāo)k的樣本值xijk與水安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的單指標(biāo)聯(lián)系數(shù)uijk,,,,,,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)
31、模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,計(jì)算樣本i子系統(tǒng)j與水安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的子系統(tǒng)聯(lián)系數(shù)uij,,,,計(jì)算樣本i與水安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的樣本聯(lián)系數(shù)ui,水安全等級評判,樣本i子系統(tǒng)j的水安全評價(jià)等級值為,樣本i的水安
32、全評價(jià)等級值為,式中:λ為置信度,一般在[0·50,0·70]內(nèi)取值,λ越大則評價(jià)結(jié)果越傾向于保守、穩(wěn)妥,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM),3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,巢湖流域水安全系統(tǒng)各區(qū)域
33、的CN-AM評價(jià)結(jié)果,,巢湖流域水安全等級狀況的空間分布,“基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型”(2008),在流域水安全評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立的基礎(chǔ)上,用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標(biāo)、確定各指標(biāo)和子系統(tǒng)的權(quán)重,用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價(jià)模型(CN-AM)CN-AM可從指標(biāo)、子系統(tǒng)和樣本3個(gè)層次定量地分析流域水安全的復(fù)雜狀態(tài),既可測度流域水安全整體狀態(tài)的高低程度,又可識別影響流域水安全狀態(tài)的重要指標(biāo)和重
34、要子系統(tǒng)CN-AM在巢湖流域中的應(yīng)用結(jié)果表明:基于聯(lián)系數(shù)的均分原則評判方法與屬性數(shù)學(xué)的置信度準(zhǔn)則評判方法具有一致性和互補(bǔ)性,聯(lián)合應(yīng)用可保障CN-AM評價(jià)結(jié)果的可靠性;巢湖流域水安全系統(tǒng)處于臨界安全狀態(tài),應(yīng)提升流域的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平、推廣節(jié)水技術(shù)、加快城市化進(jìn)程和控制人口增長,以提高該流域水安全的保障程度CN-AM適用性強(qiáng),在已知評價(jià)等級標(biāo)準(zhǔn)的各類多層次復(fù)雜系統(tǒng)綜合評價(jià)問題中具有一定的應(yīng)用價(jià)值,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)
35、決策調(diào)控,,,,,,,“基于現(xiàn)有防洪工程洪水資源利用的風(fēng)險(xiǎn)分析”(2008)潘家口水庫為不完全多年調(diào)節(jié)水庫,壩址以上控制面積為33700 km2,占灤河流域面積的75%,壩址以上多年平均徑流量為24.5億 m3,占全流域多年平均徑流量的53%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇,校核標(biāo)準(zhǔn)為五千年一遇,設(shè)計(jì)洪水位224.50 m,校核洪水位227.00 m。主壩壩頂高程230.50 m(大沽高程),保壩洪水位230.10 m,正常蓄水位222.00 m
36、,汛限水位216.00 m,死水位180.00 m,發(fā)電死水位180.00 m,最高蓄水位224.70 m。防洪庫容9.7億 m3,興利庫容19.5億 m3,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,,“基于現(xiàn)有防洪工程洪水資源利用的風(fēng)險(xiǎn)分析”(2008)為減小水庫汛期棄水,提高水庫工程的綜合效益,潘家口水庫采用抬高水庫主汛期汛限水位的措施,以實(shí)現(xiàn)利用洪水資源的目的根據(jù)潘家口水庫的調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)的汛限水位抬高方案
37、為:從216.5~220.0 m每0.5 m作為一個(gè)方案,共組成8個(gè)汛限水位抬高方案潘家口水庫抬高汛限水位的主要風(fēng)險(xiǎn)是水庫本身的防洪風(fēng)險(xiǎn),可以用以校核洪水位為特征水位的水文風(fēng)險(xiǎn)率,及以壩頂高程為特征水位的漫壩風(fēng)險(xiǎn)率作為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)潘家口水庫抬高汛限水位產(chǎn)生的綜合效益有:農(nóng)業(yè)供水效益、工業(yè)供水效益、生活供水效益、環(huán)境供水效益和發(fā)電效益以這些效益指標(biāo)連同風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)共同構(gòu)建潘家口水庫抬高汛限水位的評價(jià)指標(biāo)體系(共7個(gè)指標(biāo)),根據(jù)各方案的風(fēng)險(xiǎn)和
38、效益估算結(jié)果,建立潘家口水庫汛限水位抬高方案風(fēng)險(xiǎn)決策的目標(biāo)特征值矩陣,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,,“基于現(xiàn)有防洪工程洪水資源利用的風(fēng)險(xiǎn)分析”(2008)主客觀組合賦權(quán)重分別為0.2266,0.2522,0.0994,0.1325,0.1900,0.0741和0.0252。由FAHP-IEW的步驟6得這8個(gè)方案的相對優(yōu)屬度分別為0.4788,0.5201,0.5618,0.5995,0.6308,0.62
39、81,0.6055和0.5212,據(jù)此可知方案5即潘家口水庫將主汛期汛限水位抬高至218.5 m為優(yōu)選決策方案。在該方案下,潘家口水庫將增加綜合效益25 932萬元,而超校核洪水位的水文風(fēng)險(xiǎn)率增加0.004%,超壩頂高程的漫壩風(fēng)險(xiǎn)率增加0.002%。這一優(yōu)選結(jié)果與多目標(biāo)模糊優(yōu)選法相一致若側(cè)重于考慮防洪安全,把風(fēng)險(xiǎn)和效益因素的主觀權(quán)重分別占60%和40%,即這7個(gè)指標(biāo)的主觀權(quán)重分別取為0.2,0.4,0.08,0.1,0.12,0.04
40、和0.06,用FAHP-IEW可得這8個(gè)方案的相對優(yōu)屬度分別為0.5958,0.6203,0.6451,0.6633,0.6723,0.6471,0.5734和0.4042,據(jù)此可知方案5或方案4,即潘家口水庫將主汛期汛限水位抬高至218.5 m或218.0 m為優(yōu)選決策方案,3 2000-2008:水資源系統(tǒng)評價(jià)決策調(diào)控,,,,,,,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,“自然風(fēng)險(xiǎn)評估的初步理論框架—以旱災(zāi)為例”(2014)
41、根據(jù)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的形成機(jī)制,在旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估基本概念分析的基礎(chǔ)上,提出并系統(tǒng)地闡述了由旱災(zāi)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的災(zāi)損敏感性、暴露和抗旱能力組成的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)在旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法論和旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估理論模式,進(jìn)而建立了由致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析、承災(zāi)體脆弱性分析、旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)分析、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)決策分析方法組成的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法體系,以及由干旱頻率與旱災(zāi)損失關(guān)系曲線圖、干旱頻率空間分布圖、旱災(zāi)損失空間分布圖、與旱災(zāi)
42、風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分布圖等各種專題圖、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖組成的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)用模式體系由上述旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法論和理論模式、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法體系和應(yīng)用模式體系組成旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的初步理論框架,該理論框架在其它自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估中具有參考應(yīng)用價(jià)值,4.1 旱災(zāi)系統(tǒng)與旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)是致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性(旱災(zāi)危險(xiǎn)性)H,以及承災(zāi)體的災(zāi)損敏感性V 、暴露E和抗旱能力A這4個(gè)要素相互聯(lián)系、相互作用下形成的復(fù)雜系統(tǒng)。 承
43、災(zāi)體的暴露和災(zāi)損敏感性綜合為旱災(zāi)易損性,旱災(zāi)易損性和抗旱能力一起,構(gòu)成旱災(zāi)脆弱性。旱災(zāi)危險(xiǎn)性、旱災(zāi)脆弱性和旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)分別為旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的輸入、轉(zhuǎn)換和輸出,換言之,旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)是干旱風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)旱災(zāi)脆弱性這一系統(tǒng)轉(zhuǎn)換作用后的結(jié)果。,,,,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.2 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估,就是識別和分析區(qū)域干旱發(fā)生概率及可能產(chǎn)生的損失后果,估計(jì)區(qū)域干旱發(fā)生的可能性分布函數(shù)和旱災(zāi)損失的可能性分布函數(shù),確定旱災(zāi)風(fēng)
44、險(xiǎn)級別并決定哪些旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)需要控制以及如何從減輕旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)行動(dòng)方案中選擇最優(yōu)方案的過程。 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的理論基礎(chǔ)是旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的不確定性,主要包括隨機(jī)不確定性和模糊不確定性。 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的作用定量認(rèn)識旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理的有效途徑旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制和風(fēng)險(xiǎn)管理的前提和基礎(chǔ)制定防治旱災(zāi)對策、規(guī)劃防治區(qū)域、實(shí)施防治措施以及優(yōu)選防災(zāi)項(xiàng)目、進(jìn)行項(xiàng)目管理的基礎(chǔ),,,旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究難點(diǎn) 難以表征干旱災(zāi)害(氣象旱災(zāi)); 難以描述經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)和人居環(huán)境的
45、 暴露度及其它特征; 難以描述和計(jì)算脆弱性的特殊性; 難以率定和計(jì)算抵抗旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力。,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.3 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的基本原理旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的基本原理就是把干旱風(fēng)險(xiǎn),經(jīng)過旱災(zāi)脆弱性,轉(zhuǎn)換為旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)的一般過程:1)確定某給定時(shí)間、給定空間的研究地區(qū)干旱強(qiáng)度的可能性分布函數(shù),即干旱風(fēng)險(xiǎn)H;2)確定在一定抗旱能力條件下各干旱強(qiáng)度與承災(zāi)體系統(tǒng)各種破壞程度之間一一對應(yīng)的定量關(guān)系,確定承災(zāi)體
46、系統(tǒng)各種破壞程度與各種損失之間一一對應(yīng)的定量關(guān)系V(A);3)綜合上述的1)~2),得到某給定時(shí)間、給定空間的研究地區(qū)在一定抗旱能力條件下旱災(zāi)損失的可能性分布函數(shù),即旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)R(A)=L~P。,,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,旱災(zāi)損失,,,量化,旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線的建立,4.4 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的理論模式,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的基本原理,4.4 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的理論模式,孕災(zāi)環(huán)
47、境,致災(zāi)因子,歷史表現(xiàn),人口,社會(huì)經(jīng)濟(jì),資源環(huán)境,人口,社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,資源環(huán)境價(jià)值,,,,,,,,,,災(zāi)害危險(xiǎn)性模型P=f(I),脆弱性模型D=g(I, A),暴露(風(fēng)險(xiǎn)區(qū)價(jià)值,E),,,,,,,頻率—?dú)p率關(guān)系D=h(P, A),,,,風(fēng)險(xiǎn)評估模型C=F(P, A),,損失率值計(jì)算,風(fēng)險(xiǎn)等級初步劃分,風(fēng)險(xiǎn)等級修訂,,,防災(zāi)減災(zāi)措施,社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征,容許風(fēng)險(xiǎn)度,,,,成果輸出,,,,,,風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖,文字報(bào)告,注:P——干旱發(fā)生頻率I—
48、—干旱強(qiáng)度D——?dú)p率A ——防災(zāi)減災(zāi)能力E——風(fēng)險(xiǎn)區(qū)價(jià)值C——損失率值,,防災(zāi)減災(zāi)能力,,4.4 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的理論模式,R(A)=HoV(A)式中:R為旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù),A為抗旱能力,H為描述旱災(zāi)危險(xiǎn)性函數(shù)族,V為描述在一定抗旱能力條件下旱災(zāi)脆弱性函數(shù)族,o為合成規(guī)則族。旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)受旱災(zāi)危險(xiǎn)性、旱災(zāi)脆弱性和抗旱能力這三者決定。旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估思想,就是建立旱災(zāi)危險(xiǎn)性函數(shù)、旱災(zāi)脆弱性函數(shù),確定這些函數(shù)的合成規(guī)則,并用旱災(zāi)危險(xiǎn)性函數(shù)與
49、旱災(zāi)脆弱性函數(shù)的合成來表征旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)。該基本理論模式與聯(lián)合國人道主義事務(wù)部(1991)的風(fēng)險(xiǎn)定義是一致的。例如,取H為干旱強(qiáng)度M的概率分布函數(shù)P(M),V為抗旱能力A條件下各干旱強(qiáng)度與各旱災(zāi)損失之間的函數(shù)關(guān)系C(M,A),o為函數(shù)復(fù)合運(yùn)算,則R(A)為在抗旱能力A條件下旱災(zāi)損失的概率分布函數(shù)P(C,A),P(C,A)就是在抗旱能力A條件下的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線。,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法
50、體系,1) 基于旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評估方法 建立干旱致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的暴露、災(zāi)損敏感性和抗旱能力的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系,采用系統(tǒng)綜合評價(jià)方法進(jìn)行旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估: R=f(H,E,V,A) 優(yōu)點(diǎn)可反映造成不同旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的各因素的影響程度大小,該風(fēng)險(xiǎn)評估立足于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大小和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)要素之間的關(guān)聯(lián)性,利于成因分析,在反映由于要素變化導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空格局演變方面具有重要的指示意義。數(shù)
51、據(jù)資料要求低、方法簡便,能反映區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的整體狀況,是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的方法。適用于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)初步和快速評估、大中空間尺度的風(fēng)險(xiǎn)評估,以及數(shù)值數(shù)據(jù)資料難以獲取的風(fēng)險(xiǎn)評估。,淮河流域旱災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值分布圖,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法體系,1) 基于旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評估方法 建立干旱致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的暴露、災(zāi)損敏感性和抗旱能力的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系,采用系統(tǒng)綜合評
52、價(jià)方法進(jìn)行旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估: R=f(H,E,V,A) 不足不能直接反映風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)涵,其計(jì)算結(jié)果不具有明確的物理意義。旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值為依賴于評估者經(jīng)驗(yàn)的相對結(jié)果,是一類半定量的研究方法,不易從時(shí)間和空間尺度上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)高低的絕對比較,也無法模擬自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性與動(dòng)態(tài)過程。在建模方法和模型因子選擇以及模型因子權(quán)重的確定等方面均不可避免地帶有人為任意性。,
53、4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法體系,2) 基于歷史旱災(zāi)損失頻率分析的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線評估方法根據(jù)某一特定區(qū)域的歷史旱災(zāi)損失序列,采用旱災(zāi)損失序列的頻率分析方法,估計(jì)旱災(zāi)損失的概率分布,以不同損失的概率水平反映干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)點(diǎn)歷史旱災(zāi)損失是旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的演化結(jié)果,在統(tǒng)計(jì)上可視為未來災(zāi)情的重現(xiàn),原理簡單歷史旱災(zāi)損失序列資料豐富、演變過程復(fù)雜,能反映旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的不確定性特征,計(jì)算簡便,易于從
54、時(shí)間和空間尺度上進(jìn)行比較歷史旱災(zāi)損失指標(biāo)用旱災(zāi)損失率可以消除物價(jià)和GDP增長的因素,安徽省17地市農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)曲線,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法體系,2) 基于歷史旱災(zāi)損失頻率分析的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線評估方法根據(jù)某一特定區(qū)域的歷史旱災(zāi)損失序列,采用旱災(zāi)損失序列的頻率分析方法,估計(jì)旱災(zāi)損失的概率分布,以不同損失的概率水平反映干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。不足假設(shè)整個(gè)旱災(zāi)損失系列是一個(gè)隨機(jī)變量有時(shí)不盡合理
55、、需要進(jìn)行非一致性處理,長系列旱災(zāi)損失數(shù)據(jù)難以獲得,無法反映造成旱災(zāi)損失的不同因素的影響程度評估結(jié)果是資料統(tǒng)計(jì)單元的區(qū)域整體風(fēng)險(xiǎn),不能反映風(fēng)險(xiǎn)在區(qū)域內(nèi)的空間差異性,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法體系,3) 基于旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)成因過程模擬的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線評估方法根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)各要素相互作用機(jī)制和災(zāi)害系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制,采用歷史干旱災(zāi)損資料和災(zāi)害過程模擬方法,建立干旱強(qiáng)度與旱災(zāi)損失之間關(guān)系的旱災(zāi)
56、脆弱性曲線采用致災(zāi)因子發(fā)生概率情景和承災(zāi)體社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化情景的設(shè)置等災(zāi)害情景過程模擬的途徑,建立在一定孕災(zāi)環(huán)境條件下承災(zāi)體損失風(fēng)險(xiǎn)與旱災(zāi)危險(xiǎn)性和旱災(zāi)脆弱性之間的關(guān)系,株洲市現(xiàn)狀水平年、夏季干旱實(shí)際來水條件下的干旱頻率-水稻旱災(zāi)損失率關(guān)系圖,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法體系,3) 基于旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)成因過程模擬的旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線評估方法從災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)各要素相互作用機(jī)制和災(zāi)害系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制角度,
57、利用歷史干旱災(zāi)損資料和災(zāi)害過程模擬方法建立干旱強(qiáng)度與旱災(zāi)損失之間關(guān)系的旱災(zāi)脆弱性曲線,采用致災(zāi)因子發(fā)生概率情景和承災(zāi)體社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化情景的設(shè)置等災(zāi)害情景過程模擬的途徑,建立在一定孕災(zāi)環(huán)境條件下承災(zāi)體損失風(fēng)險(xiǎn)與旱災(zāi)危險(xiǎn)性和旱災(zāi)脆弱性之間的關(guān)系 。優(yōu)點(diǎn)可以從不同致災(zāi)因子重現(xiàn)期、不同承災(zāi)體發(fā)展階段、不同時(shí)空尺度的角度模擬旱災(zāi)發(fā)展演化過程屬于情境模擬的災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估范疇,適用于模擬變化環(huán)境下災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的不確定性和動(dòng)態(tài)變化過程是當(dāng)前旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)
58、評估研究的主要發(fā)展方向和前沿課題,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.6 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用模式,1) R圖系指干旱頻率~旱災(zāi)損失曲線圖,即干旱事件的發(fā)生頻率與對應(yīng)的因旱糧食損失率之間的定量關(guān)系曲線圖。主要應(yīng)用1)可預(yù)估“某區(qū)域在某一抗旱能力條件(灌溉條件)下,不同頻率干旱發(fā)生可能造成的糧食損失” 2)可評估“某區(qū)域在不同抗旱能力條件(灌溉條件)下,同一頻率干旱發(fā)生可能造成的糧食損失” 3)利用R圖可確定研究區(qū)
59、域合理的抗旱能力區(qū)間,茶陵縣不同灌溉水平下的夏季農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)R圖,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.6 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用模式,2) P圖系指干旱頻率空間分布圖,即表征研究地區(qū)在給定旱災(zāi)損失率下干旱頻率的空間分布圖。主要應(yīng)用1)研究給定抗旱能力(不同灌溉水平,例如無灌溉、50%、75%和100%滿足灌溉需水)條件下,給定損失率(如5%、10%、20%、50%、70%)對應(yīng)的干旱頻率(或重現(xiàn)期)的空間分布圖 2
60、)研究地區(qū)歷史上發(fā)生的最大重現(xiàn)期的空間分布圖。最大重現(xiàn)期往往反映的是歷史上或某段歷史時(shí)期內(nèi)某區(qū)域發(fā)生極端干旱的情況,損失率10%,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.6 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用模式,3) C圖系指旱災(zāi)損失空間分布圖,即表征研究地區(qū)在給定抗旱能力(不同灌溉水平,包括無灌溉、50%、75%和100%)條件下,給定重現(xiàn)期(如5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇)對應(yīng)的旱災(zāi)損失率的空間分布圖。
61、主要應(yīng)用1)利用C圖可確定研究區(qū)域內(nèi)損失風(fēng)險(xiǎn)高、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),為制定和采用不同的抗旱決策提供依據(jù) 2)利用C圖可確定研究地區(qū)在歷史上發(fā)生的最大損失率的空間分布圖 3)利用C圖可廣泛應(yīng)用于災(zāi)前旱災(zāi)損失預(yù)評估、災(zāi)中旱災(zāi)損失快速評估和災(zāi)后旱災(zāi)損失統(tǒng)計(jì)核實(shí),20年一遇,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.6 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用模式,4)X圖系指與研究地區(qū)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的,除R、P或C圖以外的其他旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)變量的空間分布圖例如
62、最長干旱歷時(shí)分布圖致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分布圖承災(zāi)體脆弱性分布圖承災(zāi)體暴露分布圖等各種專題圖這些圖可為實(shí)際抗旱提供重要的信息支持。,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.6 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用模式,5) 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃系指以行政、格網(wǎng)或流域等為區(qū)劃空間單元,按照旱災(zāi)在時(shí)間上的演替和空間上的分布規(guī)律,將旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果進(jìn)行等級劃分、編制區(qū)域旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)圖,對研究區(qū)域的空間范圍進(jìn)行區(qū)域劃分,以反映旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級在研究區(qū)域中的空間分
63、布格局。它是旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果區(qū)域分異的一種可視化表達(dá)形式,是反映區(qū)域旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)空間差異性和一致性的圖件和相關(guān)說明,可為旱災(zāi)管理中防旱抗旱措施的制定提供重要的科學(xué)依據(jù)。,淮河流域農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010)根據(jù)水庫誘發(fā)地震與所在地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)交互作用的機(jī)理分析,提
64、出了由危險(xiǎn)性、易損性、減災(zāi)能力、災(zāi)情4個(gè)子系統(tǒng)組成水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)由這些子系統(tǒng)及其二級評價(jià)指標(biāo)組成水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的初步指標(biāo)體系,再利用專家咨詢信息,采用遺傳模糊層次分析法篩選該初步指標(biāo)體系,從而建立了水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系該指標(biāo)體系可用于水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),為構(gòu)建水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘
65、發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系
66、篩選模型”(2010),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010),危險(xiǎn)性子系統(tǒng)各指標(biāo)的篩選計(jì)算值,易損性子系統(tǒng)各指標(biāo)的篩選計(jì)算值(經(jīng)專家咨詢,x2, 6因與x2, 3重復(fù)故刪去),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.7 “基于遺傳模糊層次分析法的水庫誘發(fā)地震綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系篩選模型”(2010),減災(zāi)能力子系統(tǒng)各指標(biāo)的篩選
67、計(jì)算值,易損性子系統(tǒng)各指標(biāo)的篩選計(jì)算值(經(jīng)專家咨詢,x2, 6因與x2, 3重復(fù)故刪去),4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.8 “實(shí)際抗旱能力下的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線計(jì)算方法研究”(2014)以干旱期間供水滿足需水的比例作為抗旱能力指標(biāo),分別建立抗旱能力指標(biāo)—來水頻率、干旱頻率—干旱烈度保證率之間的關(guān)系曲線,以干旱烈度保證頻率表征來水頻率,進(jìn)而得出各次干旱過程的抗旱能力指標(biāo)與干旱頻率的一一對應(yīng)關(guān)系利用copula
68、函數(shù)計(jì)算干旱頻率,通過EPIC模型模擬水稻產(chǎn)量并計(jì)算損失,建立干旱頻率—假定灌溉水平—旱災(zāi)損失率三者間關(guān)系根據(jù)抗旱能力和干旱頻率的對應(yīng)關(guān)系,并以抗旱能力指標(biāo)反映灌溉水平,可推得現(xiàn)狀水平年實(shí)際抗旱能力下的干旱頻率—旱災(zāi)損失率曲線,,實(shí)際抗旱能力下的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線計(jì)算流程,4 2009-2014:水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評估,4.8 “實(shí)際抗旱能力下的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)曲線計(jì)算方法研究”(2014),株洲市夏季干旱頻率-旱災(zāi)損失率曲線圖,
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