跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法转让专利
申请号 : CN202111237668.4
文献号 : CN113689151B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 徐卫红 , 李娜 , 王艳艳 , 王静 , 韩松 , 杜晓鹤 , 俞茜 , 丁留谦 , 丁志雄 , 张念强 , 王杉
申请人 : 中国水利水电科学研究院
摘要 :
权利要求 :
1.跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,包括设定评估单元,所述评估单元包括一级评估单元和二级评估单元,其特征在于,还包括以下步骤:步骤1:分析所述二级评估单元的防洪标准;
步骤2:确定二级评估单元防洪风险事件发生的可能性指数;根据所述防洪标准所对应的洪水重现期,依据《水库大坝风险评估导则》中风险事件发生的可能性指数与概率区间的对应关系,采用线性内插法确定所述二级评估单元防洪风险事件发生的可能性指数;
步骤3:计算所述二级评估单元防洪风险事件后果的严重性等级;根据基于洪水淹没面积、淹没水深和受淹地物统计的人员受影响程度和直接经济损失,以及生态与环境影响,依据防洪风险事件后果的严重性等级标准,判断所述二级评估单元防洪风险事件后果中人员受影响程度和直接经济损失的严重性等级,计算并判断二级评估单元防洪风险事件中生态与环境影响的严重性等级;
将所述二级评估单元划分为顺应地形、贴合地物的不规则网格,基于洪涝仿真数值模型,模拟洪水淹没过程,获得各个网格的淹没水深、不同淹没水深等级下对应的所述洪水淹没面积;
利用ArcGIS叠加居民地、农田、工商企业、道路中至少一种地物分布图与淹没水深分布图,得到第i级淹没水深对应的第j类地物被淹没的面积或数量或价值,作为所述受淹地物统计的结果;
步骤4:确定所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值;
步骤5:集成所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值,计算一级评估单元防洪风险事件的风险量值和防洪风险事件等级;
筛选调水工程修建后下游行洪能力受影响、未实施防洪影响处理工程的交叉河流的下游区域作为所述二级评估单元;
各二级评估单元的集合作为所述一级评估单元。
2.如权利要求1所述的跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,其特征在于,所述人员受影响程度的计算公式为其中,Psi是所述二级评估单元内第i级淹没水深对应的受淹人口数量,P是二级评估单元内人口总数,Asi是二级评估单元内第i级淹没水深对应的被淹没居民地面积,Ar是二级评估单元内居民地总面积,n是淹没水深级数,Ps是所述二级评估单元内受淹人口总数。
3.如权利要求1所述的跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,其特征在于,所述直接经济损失的计算公式为其中,Ls是所述二级评估单元经济总损失;是第i级淹没水深对应的第j类被淹地物的灾前价值;rj,i是第i级淹没水深对应的第j类被淹地物的洪灾损失率。
4.如权利要求1所述的跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,其特征在于,所述步骤3还包括根据人员受影响程度、直接经济损失和生态与环境影响分别对应的严重性等级,计算所述防洪风险事件后果的严重性综合等级,计算公式为其中,Cs是所述二级评估单元的防洪风险事件后果的严重性综合等级,C1是所述二级评估单元内人口受影响程度的严重性等级,C2是所述二级评估单元内直接经济损失的严重性等级,C3是所述二级评估单元内生态与环境影响的严重性等级,k是小于1的系数。
5.如权利要求1所述的跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,其特征在于,所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值的计算公式为其中,Rs是所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值,Is是所述二级评估单元防洪风险事件发生的可能性指数。
6.如权利要求1所述的跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法,其特征在于,所述步骤5包括利用ArcGIS将跨流域调水工程图层与各交叉河流在调水工程修建前的流域范围图层叠加,得到跨流域调水工程在各交叉河流原流域范围内的长度,所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值集成为所述一级评估单元防洪风险事件的风险量值,公式为
其中,R是所述一级评估单元防洪风险事件的风险量值,lb是第b条交叉河原流域范围内调水工程的长度,L是跨流域调水工程的总长度,Rsb第b个二级评估单元防洪风险事件的风险量值,m表示交叉河流的条数,即二级评估单元的个数。
说明书 :
跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险评估方法
技术领域
背景技术
了重要作用,缓解了受水区水安全保障的压力与挑战。跨流域调水工程由于跨越不同的流
域,工程线路长,沿线穿越河流众多,对于交叉河流所属流域的产汇流条件产生不同程度的
影响,原有交叉河流被截断,虽然客观上延长了上游洪水的下泄时间,但存在洪水出路改
变、孔口集中出流、行洪断面缩窄、原排水条件发生改变等问题,对交叉河流下游的防洪安
全造成影响。随着全球气候演变和经济社会的快速发展,洪涝灾害的发生越来越频繁,人民
群众生命财产安全受洪涝灾害的威胁日益严峻,对防洪安全保障的需求也在不断提高。定
量评估跨流域调水工程对交叉河流下游区域的防洪风险,对于跨流域调水工程途径区域应
急预案的编制、洪水风险的应对等具有重要意义,可为洪涝灾害的防御模式由控制洪水向
洪水管理转变提供支撑。
发公共安全事件风险以及洪水对调水工程的影响,而评估跨流域调水工程对交叉河流下游
区域的防洪风险的方法较为匮乏。在评估方法方面,针对涉及跨流域调水工程防洪风险的
评估,大多采用头脑风暴法、层次分析法、可靠性分析法、故障树法等方法,这些方法在评价
指标值计算时大多采用定性的或半定量的方法,在确定权重方面大多靠人为分析和判断,
存在较大的不确定性。
单元,评估方法的步骤包括:原防洪设计条件变化评估,流域下垫面变化对设计洪水影响分
析,针对防洪设计条件较原设计有变化、以及流域下垫面条件变化对设计洪水有影响的单
元计算得出淹没面积、淹没水位和淹没水深,并进行洪水经济损失及影响人口后果评估。由
于跨流域调水工程对交叉河流上游区域和下游区域的防洪影响不同,该方法的缺点是仅适
用于对交叉河流上游区域的防洪风险进行评估。在评估方法方面,该方法中部分指标的量
值采用定性方法确定,存在一定的不确定性;且该方法仅分别计算了各评估单元的洪水经
济损失及影响人口后果,未进一步计算并集成各评估单元的风险量值和等级。
发明内容
跨流域调水工程途径区域应急预案的编制、洪水风险的应对等具有重要意义,可为洪涝灾
害的防御模式由控制洪水向洪水管理转变提供支撑。
骤:
的防洪规划,耕地按5年一遇标准防护、村庄按10年一遇标准防护、城市采用当地规划的防
洪标准,确定各二级评估单元用于防洪风险评估的防洪标准。
系,采用线性内插法确定所述二级评估单元防洪风险事件发生的可能性指数。
程建设期运行管理阶段工程安全应急预案(试行)》中规定的分级标准,获得所述防洪风险
事件后果的严重性等级标准,判断二级评估单元防洪风险事件后果中人员受影响程度和直
接经济损失的严重性等级;采用“洪水污染的生态环境影响评估体系与方法”,计算并判断
二级评估单元防洪风险事件后果中生态与环境影响的严重性等级。
淹没水深等级下对应的所述洪水淹没面积。
或数量或价值,作为所述受淹地物统计的结果。
估单元内人口总数,Asi是二级评估单元内第i级淹没水深对应的被淹没居民地面积(km),
Ar是二级评估单元内居民地总面积,n是淹没水深级数,Ps是所述二级评估单元内受淹人口
总数。
级,计算公式为
重性等级,C3是所述二级评估单元内生态与环境影响的严重性等级;k是小于1的系数。
工程的长度,所述二级评估单元防洪风险事件的风险量值集成为所述一级评估单元防洪风
险事件的风险量值,公式为
件的风险量值,m表示交叉河流的条数,即二级评估单元的个数。
险进行定量评估,为调水工程沿线区域应急预案的编制提供数据支撑,科学合理地应对交
叉河流下游区域的洪水风险。
附图说明
具体实施方式
流的下游区域作为所述二级评估单元,各二级评估单元的集合作为所述一级评估单元。
的防洪规划,耕地按5年一遇标准防护、村庄按10年一遇标准防护、城市采用当地规划的防
洪标准,确定各二级评估单元用于防洪风险评估的防洪标准。
概率区间的对应关系,采用线性内插法确定所述二级评估单元防洪风险事件发生的可能性
指数。
淹没面积、淹没水深和受淹地物统计的人员受影响程度和直接经济损失,以及生态与环境
影响,依据《南水北调工程建设期运行管理阶段工程安全应急预案(试行)》中规定的分级标
准,获得所述防洪风险事件后果的严重性等级标准,判断二级评估单元防洪风险事件后果
中人员受影响程度和直接经济损失的严重性等级;采用“洪水污染的生态环境影响评估体
系与方法”,计算并判断二级评估单元防洪风险事件后果中生态与环境影响的严重性等级。
水淹没面积。
地物统计的结果。
估单元内人口总数,Asi是二级评估单元内第i级淹没水深对应的被淹没居民地面积(km),
Ar是二级评估单元内居民地总面积,n是淹没水深级数,Ps是所述二级评估单元内受淹人口
总数。
重性等级,C3是所述二级评估单元内生态与环境影响的严重性等级;k是小于1的系数。
防洪风险事件等级。利用ArcGIS将跨流域调水工程图层与各交叉河流在调水工程修建前的
流域面积图层叠加,得到各交叉河流原流域范围内调水工程的长度,所述二级评估单元防
洪风险事件的风险量值集成为所述一级评估单元防洪风险事件的风险量值,公式为
件的风险量值,m表示交叉河流的条数,即二级评估单元的个数。
防洪影响处理工程的交叉河流,其下游区域作为二级评估单元,各二级评估单元的集合作
为一级评估单元。
一遇标准防护、城市采用当地规划的防洪标准,确定各二级评估单元用于风险评估的防洪
标准。
算二级评估单元防洪风险事件发生的可能性指数(如表2所示)。
和受淹地物统计计算,根据防洪风险事件后果的严重性等级标准(如表3所示),判断这两个
后果对应的严重性等级。生态与环境影响的严重性等级采用“洪水污染的生态环境影响评
估体系与方法”计算。
现值法、重置成本法或清算价格法,计算得到第i级淹没水深对应的第j类被淹地物的灾前
价值。
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积(km);Ar是二级评估单元内居民地总面积(km);n是淹没水深级数;Ps是二级评估单元内
受淹人口总数(人)。
据已有的各地区洪灾损失率表获得;n是淹没水深级数。
性等级。将这三项后果的严重性等级集合为二级评估单元防洪风险事件后果的严重性综合
等级:
的系数。
防洪风险事件的风险量值集成为一级评估单元防洪风险事件的风险量值:
的风险量值;m表示交叉河流的条数,即二级评估单元的个数。
准如下:
科学合理地应对交叉河流下游区域的洪水风险。
风险事件的风险量值,集成为一级评估单元防洪风险事件的风险量值,并判断一级评估单
元防洪风险事件等级。
的二级评估单元,所有二级评估单元组成一级评估单元。
按10年一遇标准防护、城市采用当地规划的防洪标准,确定各二级评估单元用于风险评估
的防洪标准(如表4所示。)
(如表5所示)。
计算洪水淹没过程,获得淹没水深分布图,统计不同淹没水深等级下对应的洪水淹没面积
(如表6所示)。
的计算公式、直接经济损失的计算公式,获得人员受影响程度和直接经济损失(如表7所
示)。
后果中人员受影响程度和直接经济损失的严重性等级;采用“洪水污染的生态环境影响评
估体系与方法”,计算并判断二级评估单元防洪风险事件后果中生态与环境影响的严重性
等级;利用所述防洪风险事件后果的严重性综合等级计算公式,获得各二级评估单元防洪
风险事件后果的严重性综合等级(如表8所示)。
单元防洪风险事件的风险量值(如表9所示)。
险事件风险量值集成为所述一级评估单元防洪风险事件风险量值的计算公式,得到一级评
估单元防洪风险事件的风险量值,依据所述风险事件等级标准,判断一级评估单元防洪风
险事件等级(如表10所示)
于本发明技术方案的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之
处,各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言,由于其与方法
实施例基本对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。