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《洪水灾害分析与评估的综合集成方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第10卷第1期水科学进展Vol110,No111999年3月ADVANCESINWATERSCIENCEMar1,1999a洪水灾害分析与评估的综合集成方法①②②魏一鸣杨存键金菊良(中国科学院科技政策与管理科学研究所①北京100080)(中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室②北京100101)摘要从系统论的观点出发,提出了洪水灾害复杂大系统的概念,讨论了该系统的组成特征及其高维性、动态性、复杂性等特征和基于定性与定量的综合集成方法,探讨了洪水灾害系统模拟、预测、评估与决策的综合分析方法。为进一步开展洪水灾害的管理与调控方法的研究奠定了基础,并将有利于促进资源、环境与社会的协调发展
2、。关键词洪水洪水灾害大系统分析与评估综合集成方法分类号P33312洪水灾害系统由于受到天、地、气等多种条件的约束和众多繁杂因素的影响和干扰,毫无疑问,它是一个典型的复杂系统。复杂系统的行为本质既包含“高维性”又包含“复杂性”。所谓“高维性”是指复杂系统因子繁多,往往需要做“多目标—多因子”分析;所谓“复杂性”是指确定性与不确定性、正态与非正态,定性与定量,静态与动态、宏观与微观、平衡与非平衡等特征。实践证明,传统的方法和手段已难以胜任洪水灾害复杂系统中涉及多因子、多层次的综合分析。只有把系统科学的理论和方法以及计算机、遥感等现代科学与技术中的新成果引入洪水灾害系统的研究中,系统地探讨洪
3、水灾害的模拟、预测、评估与决策的综合分析方法,才能实现人类对洪水灾害的有效调控和科学管理。以促进资源、环境和社会经济之间朝着协调的[1]方向发展。因此,本文首先从系统论的观点出发,提出了洪水灾害复杂大系统的概念和基于定性与定量的综合集成方法,探讨了洪水灾害系统的模拟、预测、评估与决策的综合分析方法。1洪水灾害复杂大系统洪水灾害是自然界的洪水作用于人类社会的产物,是人与自然关系的一种表现。一般而言,形成洪水灾害必须具有以下条件:①存在诱发洪水的因子(称之为致灾因子)及形成洪水灾害的环境(称之为孕灾环境);②洪水影响区有人类居住或分布有社会财产(称之为承灾体)。它们三者之间相互作用的结果形
4、成了通常所说的灾情。从系统论的观点来看,孕灾环境、致灾因子、承灾体、灾情之间相互作用,相互影响,相互联系,形成了一个具有一定结构、功能、特[2]征的复杂体系,这就是洪水灾害系统。图1描述了洪水灾害系统的组成及其因果关系的逻辑结构。a收稿日期:1997210228;修改稿日期:1997212226。3中国博士后科学研究基金及“九五”攻关962B02202课题资助项目。26水科学进展第10卷针对上述洪水灾害系统,它具有以下几个方面的突出特点:(1)系统组成的高维特性洪水灾害系统是由孕灾环境子系统、致灾因子子系统,承灾体子系统、灾情子系统等四个子系统组成,而每一个子系统又包括其各自的子系统。
5、例如:承灾体子系统又包括人类子系统、建筑群子系统、工业子系统、农业子系统等。如此逐层分解,形成了洪水灾害的庞大的层次结构,显然,洪水灾害系统是一个“人—自然—社会”系统,毫无疑问,这样的系统具有极高的维数。(2)子系统之间关联复杂洪水灾害系统内各个子系统或局部子系统之间相互作用,相互联系,形成了复杂的关联。这种关联的复杂性不仅表现在结构上,而且表现在内容上。它们可以是物质、能量或信息的关联,也就是说各子系统之间的关联的形成是多样的。图2,描述了洪水灾害系统内各子系统之间的复杂关联关系。图1洪水灾害系统及其逻辑结构图2洪水灾害系统内各子系统之间关系Fig111Flooddisasters
6、ystemanditslogicalstructureFig121Relationshipamongitssubsystem(3)影响因素繁多、层次不明确洪水灾害的形成受多种因素的影响,每一种因素又包含众多的表现形式,形成了洪水灾害系统内各因素之间复杂的因果表达关系,从而使得系统内部因素间因果层次关系不明确。例如降雨作为直接影响径流的重要因素之一,由于其时空分布的不同对经济的影响作用也不同。在相同降雨量的情况下,降雨越集中(如暴雨),则径流量越大,径流过程越大;反之,降雨历时越长(如淫雨),则径流量越小,径流过程越缓。若降雨集中在流域的下游,洪水上涨往往较快,且涨洪历时短,洪峰流量较大
7、。再如暴雨中心移动方向顺流[3]而下时,常会造成较大的流域洪水、从而可能形成较大的洪水灾害。(4)洪水灾害系统的不确定性洪水灾害系统的不确定性概括起来,包括随机性、模糊性、[4,5]灰色性与混沌性等几个方面的内容,洪水灾害系统不确定性突出表现在以下几个方面。·雨洪的随机性雨洪的随机性包括它在时间分布上的随机性和空间分布上的随机性两个方面。雨洪的这种时空分布的不确定性必然造成同等条件下的洪灾损失时、空分布的不确定性。·资产分布的不确定性洪灾损失是
