濱海城市自然災害風險評估與控制方法的基礎研究.pdf

1、如今全球遭受到的自然災害的強度和頻率不斷增加，干旱、洪水、颶風、地震和海嘯等災害給人類社會帶來的損失不斷加劇。城市則是受自然災害影響最大的區(qū)域，而在所有城市中濱海城市更是人口、財富、技術(shù)聚集的核心區(qū)域，是自然災害易發(fā)和頻發(fā)的區(qū)域。全方面地對濱海城市自然災害風險評估與風險控制方法進行研究顯得尤為必要。因此，本文以濱海城市自然災害為研究對象展開了災害風險評估與風險控制方法的基礎性研究，主要研究內(nèi)容包括了如下幾個方面：
　?。?）對濱海

2、城市自然災害等級界定方法進行了研究，提出了基于模式識別理論的多指標濱海城市自然災害等級界定算法，它是一種多指標下的模式分類方法。通過研究發(fā)現(xiàn)基于多指標的濱海城市自然災害等級的界定實際上可以簡化成為一個多輸入單輸出的模式判別問題。因此，本文建立了線性模式判別函數(shù)對濱海城市災害等級進行劃分。在線性判別函數(shù)系數(shù)的確定上，結(jié)合增量固定算法編制了相關(guān)的計算機程序模塊，以濱海城市常見的風暴潮災害數(shù)據(jù)為例，實現(xiàn)了判別函數(shù)系數(shù)的快速計算，達到對濱海城市

3、自然災害級別的快速界定，說明了該算法的可用性。
　?。?）對濱海城市自然災害風險預測的方法進行了研究。本文通過研究發(fā)現(xiàn)自然災害本身具有混沌的特征，而混沌理論能夠很好地解釋自然災害所表現(xiàn)出的混沌現(xiàn)象，同時對災害未來的發(fā)展規(guī)律進行預測。因此，本文提出了基于混沌理論的自然災害預測模型。通過研究表明，混沌理論在自然災害的預測方面是可行的，可以取得較為理想的結(jié)果。與此同時，在自然災害風險等級預測方面，本文提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多指標濱海城市自

4、然災害風險等級預測模型。以風暴潮災害為例，建立了三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡的自然災害致災等級預測模型，編制了分析程序并進行了預測計算，通過實例分析證明在通過主成因識別法對風暴潮致災的主要因素進行識別的基礎上，神經(jīng)元網(wǎng)絡模型能夠較為精確地預測出自然災害的災害等級，預測效果較好。
　?。?）對濱海城市自然災害風險的定量化評估方法進行了研究。本文以風暴潮災害與地震災害為例進行了災害風險定量化評估方法研究，構(gòu)建了定量化評估模型。在風暴潮災害風險的定

5、量化評估模型中，討論了單一承災體和行業(yè)承災體的損失率計算模型，并通過潮災損失定量統(tǒng)計模型對濱海城市的潮災損失進行了匯總統(tǒng)計。在地震災害風險的定量化評估模型中，提出了基于烈度的單體建筑物損失評估的震害影響因子法和基于歷史災情數(shù)據(jù)統(tǒng)計的群體建筑物損失評估方法，最后按照震害損失定量統(tǒng)計模型對震害損失進行了匯總統(tǒng)計。
　?。?）對濱海城市自然災害風險空間可視化評估方法進行了研究。本文運用GIS技術(shù)針對特定災害進行了可視化的模擬，并在對研究

6、區(qū)域進行了評價單元劃分的基礎上評估了災害的損失，同樣以風暴潮災害與地震災害為例進行了災害風險可視化評估方法的研究。在風暴潮災害風險的可視化評估過程中，本文利用GIS中的網(wǎng)格計算模型模擬了風暴潮的影響范圍與范圍內(nèi)的水深分布情況，結(jié)合潮災定量化評估模型，編程實現(xiàn)了風暴潮災害損失評估模塊，并進行了潮災風險可視化評估的實例分析。在地震災害風險的可視化評估中，本文查閱了研究區(qū)的地震烈度衰減模型利用 GIS技術(shù)繪制出了地震的影響范圍，并根據(jù)震害損失

7、定量統(tǒng)計模型對研究區(qū)的人員傷亡、經(jīng)濟損失、建筑物破壞情況等進行了評估，編制計算機程序模擬出了地震災害對研究區(qū)造成的損失。該方法全面可視化地表現(xiàn)了災區(qū)的受災情況，達到了較好的效果。
　?。?）以青島市為例進行了濱海城市自然災害的可視化模擬和風險評估。以青島市作為研究區(qū)，通過對青島市歷史上災害致災因子強度的概率分析得出了區(qū)域未來可能遭受到的災害的強度。根據(jù)定量化和可視化評估方法評估了青島市未來一旦遭受到風暴潮和地震災害時的損失情況，運

8、用 GIS技術(shù)對災害影響區(qū)域進行了模擬，統(tǒng)計出了青島市各個社區(qū)災害的損失情況，并在地圖上標示出了災害的風險區(qū)，生成了城市中各類承災體的破壞專題圖，評估效果較為滿意。
　?。?）對濱海城市自然災害風險控制方法進行了研究。本文把構(gòu)建濱海城市自然災害預警與應急信息系統(tǒng)作為濱海城市自然災害風險控制的主要手段，并在ArcGIS Server平臺上討論了系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設計、功能設計與數(shù)據(jù)庫設計，并對系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和核心功能的實現(xiàn)作了相關(guān)的研究