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洪灾避迁决策理论及其应用研究

李发文  
【摘要】:洪涝灾害是我国自然灾害中损失最严重的灾害,随着社会经济的发展和城市化进程的加速,洪水所造成的损失越来越大。论文通过对洪灾机理和属性特征分析,阐述了基于GIS的洪灾评估、洪灾避迁以及避迁决策的基本原理。 论文通过对溃堤机理的研究,采用Fread提出的宽顶堰流公式来计算堤防决口口门过流量。采用八邻域边界跟踪算法来搜索洪水淹没区域的范围。通过边界跟踪的结果,区域边界点的坐标位置被确定下来,对每一组里的边界点按顺序进行处理后就可以得到该区域所有扫描线上的填充区段,完成区域的填充。以栅格测地圆形式分析洪水扩散问题,可以得到淹没连通块中任一点至溃堤口的测地距离。然后根据数字高程地形资料和溃口流量,利用基于GIS的“体积法”洪水淹没范围模拟模型来模拟洪水淹没范围以及淹没水深。通过道路网络拓扑分析,提出一种“点线结合型”洪灾避难分析思想。将洪水淹没区域内的道路看作“线”;将洪水淹没范围内的各个淹没村庄以及各个安全区看作“点”,并把各个淹没村庄看作出发点,各个安全点看作吸引点。结合防洪撤退过程的特点,提出一个随机模型计算道路的路权,应用Dijkstra算法计算静态路径,在动态路径分析中,引入车流的随机度概念,并根据该随机度将防洪避迁系统预警界限水平划分为三级,并用绿、黄、红三种颜色的信号灯来表示,根据警界水平来调用路权计算模型重新计算路权。根据防洪避难特点,提出安置点选择要做到不受洪水的袭击,不能让灾民做多次搬移,靠近交通要道等原则。并结合当前避难安置区建设存在的问题,提出了基于“自然—人工”二元避难安置区可持续发展模式。根据界壳理论,提出避难安置区系统界壳理论,并应用界壳开关模型来控制进入安置区灾民数量。洪灾避迁方案评价中将主观权数与客观权数整合成一组权数参与评价,即将层次分析法与熵值法相结合,得到一个综合的权重。并结合GIS在洪灾避迁决策中的作用,通过相应的约束条件,利用GIS中图层叠加的方法,筛选出满足约束条件的方案集。阐述物元评价的基本概念和理论,以及模糊相似贴近度概念,并利用模糊相似贴近度物元模型来评价方案。最后,论文从地理信息系统与决策支持系统相结合的角度出发,探讨了决策支持系统的开发目标、模式及原则,以及洪灾决策支持系统的数据库、模型库、知识库、方法库和文本库等设计。并以此为基础构造了基于GIS的长兴岛洪灾避迁决策支持系统的总体框架,为系统的进一步开发和研制奠定了基础。


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