[发明专利]基于投影寻踪的排水管网洪涝风险评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统综合评价技术，特别是关于一种基于投影寻踪的排水管网洪涝风险评价方法。

背景技术

排水系统是城市重要的基础设施，担负着及时排除地面雨水径流，防止洪涝灾害发生的重要功能。但是，全球气候变化和城市化进程的日益加剧，使得具有排水系统的城市地区屡遭洪涝灾害的侵袭。城市排水系统洪涝灾害不同于江河洪水灾害，具有爆发时间短、经济损失严重的特点，究其产生原因主要是城市局部极端暴雨在短时间内超过雨水系统设计排除标准所致(不排除雨水系统维护管理存在的问题)。近些年来，国内大中城市均遭受过特大暴雨导致的洪涝灾害，社会经济损失严重。以江河水利模型为主要工具的城市防洪管理不能够解决上述强暴雨洪涝灾害问题，在城市区域只有采用排水系统模型分析排水系统运行状况和评价灾害风险才是科学的技术解决手段。因此，非常有必要对城市排水系统超标情形下洪灾风险进行科学评价，从而根据不同洪灾重现期的风险状况制定相应的应急预案，为处置突发自然灾害提供决策支持，减少社会经济损失。

欧、美国家排水规范中已经明确规定了采用计算机模型辅助设计、分析排水系统。以排水系统计算机模型为工具可以有效地模拟排水系统超标情形下的水力状况，预测洪灾发生地点、积水深度、发生时刻和影响范围，为设计、管理人员提供可靠的技术支持(模型率定成功前提下)。同时，城市洪涝风险不仅仅由洪灾水力条件决定，由于城市区域社会功能繁杂，人口密度大，洪灾风险还由其影响区域内经济、环境、社会等诸多因素所决定。城市排水系统洪涝风险评价实质是属于多目标、多因素决策问题，要进行全面客观的评价，必须采用多因素综合评价方法。许多已有的层次分析法、模糊综合评判法、灰色关联分析法及聚类分析法等综合评价法在将定性分析转化为定量分析的过程中，评价结果往往会受到人为赋权的干扰，存在着一定的主观依赖性。客观评价法的评价过程不受到人为主观因素的干扰，评价结果可以更加真实的反映系统的内部特征，具有优越性。本发明就是一种客观评价法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出了基于投影寻踪的城市排水管网洪涝风险综合评价方法。该方法将待评对象的各评价指标样本进行线性投影，按照一定的原则寻求最优投影方向向量，最优投影方向向量反映了各评价指标的重要程度，即客观权重，并以此建立综合评价指数对排水管网洪涝风险进行评价分级，为汛期应急抢险提供技术支持。评价流程参见附图1。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：基于投影寻踪的城市排水管网洪涝风险综合评价方法，其特征在于：它包含以下步骤：

1)数据整理：收集评价区域排水管网系统各种设计、施工、维护资料，评价区域地形数据，社会功能数据，环境影响因素等这些评价基础数据；调查、收集当地暴雨资料，暴雨强度公式等这些气候数据资料。

2)构建评价指标体系：根据收集的数据，对评价区域排水管网进行数学建模，并对排水管网超设计标准条件下各重现期暴雨进行水力模拟计算，获得管网的水力特征；采用地理信息系统对评价区域排水管网水力特性、地形数据、社会功能数据、环境影响数据进行系统集成，整合成评价指标数据库，构建评价指标体系。

3)构建投影寻踪分析模型：将评价区域排水管网水力特征数据、地形数据、社会功能数据、环境影响数据等这些指标进行标准化处理，用投影寻踪技术确定各指标的客观权重a＝(a₁，a₂，…，a_n)，其中p为指标的数目，p为大于等于1的自然数，并对决策单元(检查井)风险进行评价分级。

4)评价结果分析：根据投影寻踪评价获得的决策单元(检查井)风险分级，采用地理信息软件的空间插值分析功能对排水管网洪涝风险进行分析，绘制各重现期洪涝风险分布图。

所述步骤1)中，所述评价区域排水管网数据及当地地形数据来源于该地区排水管网设计、竣工图纸资料，资料可为纸质档案图纸、CAD电子图纸或实际勘察报告等形式，数据源为排水管网规划设计单位、产权单位或养护单位，在上述数据源无法提供数据时，可委托工程勘察部门对评价区域排水管网进行实地勘察，已获得勘察报告；社会功能数据、环境影响数据可从城市规划管理部门、环境管理部门获得，在数据严重缺失时，可通过实地调查获得数据资料。

所述步骤2)中，所述评价指标体系的构建需要采用排水管网数学模型、地理信息系统技术、数据库技术实现。具体包括如下步骤：