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集对分析在洪水灾害风险分析中的应用研究

朱海涛  
【摘要】: 集对分析是一种处理不确定性问题的系统分析方法,将集对分析方法引入洪水灾害风险问题研究中,开展城市防洪系统评价研究,可为城市规划、城市发展建设规划方案、城市防洪标准的选择等提供科学的决策依据。对集对分析存在的问题进行探讨、研究,并运用到城市防洪系统评价问题中,取得的主要成果有:(1)提出用联系度来建立洪水灾害风险分析的评价模型。(2)提出基于信息熵的洪水风险评价模型。建立城市洪水风险评价指标体系,并对评价指标样本数据进行无量纲处理,建立基于信息熵的城市洪水风险评价模式(EN-PPE),并应用到实例当中。结果表明:直接由样本数据驱动的EN-PPE可对洪水风险样本进行自然分类,方法直观简便,无需参数估计,计算结果稳健,适用性和可操作性强,在实际城市洪水风险评价中具有推广应用价值。(3)提出基于集对分析的洪水风险评价模型(EM-SPA).建立城市洪水灾害易损性评价指标体系,用基于加速遗传算法的模糊层次分析法等方法筛选指标,确定评价标准等级,再利用联系度建立洪水风险评价模型。实例的应用结果表明:从整体上看EM-SPA的评价结果与EN-PPE基本一致,两者的评价结果存在差异的主要原因是计算权重的方法不同。(4)提出基于信息熵与集对分析相结合的洪水风险评价模型。将EM-SPA模型与EN-PPE模型相耦合,得到基于信息熵与集对分析相结合的洪水风险评价模型,并将其评价结果与单个模型的评价结果相比较。结果表明,综合模型能够吸收单个模型的评价信息,并能有效地对各地区的洪水灾害易损性进行判定。(5)提出基于集对分析的水库优化调度方案优选模型。用AGA-AHP把权值计算同判断矩阵一致性检验相结合起来,从全局进行优化,而使一致性指标函数值达到最小。利用SPA同、异、反的思想,构造了备选方案与理想最优、最差方案间的联系度,并用在[-1,1]上取值的联系数来表示。从最优和最差两个方面来衡量备选方案,结合AGA-AHP计算得的权值,最终得各方案的综合联系数,并对其进行排序。结果表明,提出的水库优化调度方案优选模型,能够客观、有效地对各方案进行比较,从而得到所需要的最优方案。上述研究结果说明,深入开展洪水灾害风险分析的集对分析方法研究,可进一步认识和处理洪水灾害风险分析评价的各种不确定性复杂特征,有助于丰富、发展和完善洪水灾害风险分析评价理论,具有广泛的应用前景。


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