基于信息扩散理论的暴雨洪涝风险分析

运用信息扩散理论分析方法,对益阳市51年的暴雨洪涝进行了风险分析。结果表明,日降水量为50～70 mm的暴雨风险水平全市基本上不存在空间差异,出现机率在50%以上,日降水量≥80 mm的暴雨空间分布不均,日降水量≥200 mm出现机率较小;年暴雨日数≤9 d时湖区风险高于山区,≥10 d时山区风险水平较高;年最大10 d降水量引起的重度洪涝山区的风险重于湖区;4～9月降水过多引发的洪涝风险安化

安徽农业科学。ora o h i gi c.0 2 4 ( )3 5—3 5 Junl f u r An A .S i 1,0 6:3 1 3 3 2

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乔利利

责任校对

况玲玲

基于信息扩散理论的暴雨洪涝风险分析刘电 ,清，容 (兰大大科系甘兰 70;湖省阳气局湖益 40)英’杨乐龚 1州学气学，肃州 302南益市象，南阳 10 . 00. 30摘要运用信息扩散理论分析方法，对益阳市 5年的暴雨洪涝进行了风险分析。结果表明， 1日降水量为 5 7 m的暴雨风险水平全 O~ 0m市基本上不存在空间差异，出现机率在 5%以上， 0日降水量 i8 m的暴雨空间分布不均，> 0m日降水量 I2 0m出现机率较小；暴雨日> 0 m年数≤9 d时湖区风险高于山区， 0d时山区风险水平较高；最大 1 ≥1年 0 d降水量引起的重度洪涝山区的风险重于湖区； 4~9月降水过多引发的洪涝风险安化最明显，轻度和中度洪涝均为 4年一遏，重度洪涝为 7年一遇； 6月降水过多引发的洪涝主要为轻度和中度洪 4~涝，多出现在湖区。且 关键词信息扩散；雨；暴洪涝；险分析风中图分类号 P4 8 1 1 1 5 . 2 .文献标识码 A 文章编号 0 1 6 1 ( 02 0 5 7— 6 1 2 1 ) 6—0 3 1~0 35 3Anaysso iso m n Flo Rik s d o n o m a in fuso M o l l i n Ran tr a d o d s Ba e n I f r to Di in de

LI a lge i ( p r n f t sh r ce cs a zo nvri,L nh u a s 3 0 0 U Din yn t Deat t mop e cS ine,L nh uU iesy az o,G nu7 0 0 ) a me o A i tAbsr c Ran tr a d f o ik wa n lz d b s d o nomain diu in tlo yi e e y a so y n .Th e u h we ha tat isom n o d rs sa ay e a e n ifr to f so} r n rc nt 1 e r fYia g l f e 5 e rs hss o d t t出ee wa o p t l f rn efrri tr rs e e￡ 0—7 r sn ts ai

e e c o ansom ikl v lwi 5 a di h O mm fte d iyp e iiaini hewh l i o l al rc ptt nt oect} o y.a d te o c re c ae wa n h c ur n e rt s

a o e5 b v 0%;frd i rcp tt nI 8 o al p e iiai 0 mm,te s aild srb t n o s s ie uai ord i r cptt n≥ 2 o mm,te o c re c y o> h p ta it ui fr k wa n q lt i o i y;f al p e ii i y ao 0 h c ur n e r t sls;wh n a n a or n ild y a es ta ae wa e s e n u 1tre ta a s w sls h n9 d.te rs fte lk swa ih rta h u tis,a n u ltre t lri h k o h a e shg e h n te mo nan i nd a n a or ni an a da swa r h n 1 y smo eta 0 d。te rs fte mo nan sh g e:ters fsv r o d a s d b 0 do al e ii to n mo tiswa h ik o u tiswa ih r h k o e e ef o sc u e y1 fd i prcpt in i unan s h i l y a mo e ta n 1k s lo d a s d b anald rn rlS pe e r ifrn n df r n ra n b iu n An a.b t l n r h n i a e:f o sc u e y r ifl u g Ap— e tmb rwee d f e ti ie e ta e s a d o vo si hu i i e i oh mi a d d

mo e aef o i go c u e r, e eef o i go e r; o d a s d b r cptt n d r gAp l u eweemany mi n d r d rt o d n n ei f r a s v r o d n f y as f o sc u e yp e i i i u n r n r il l a dmo e- l no y s l 7 l ao i i J dae f o ig.a d many i h a e Ditit t o dn l n il nt e L k

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Ke y wor Ifr t n dfu in: iso: o d: s n lss ds n omai ifso Ran tr Flo Rik a ay i o m

在各种自灾害中，洪涝是最常见且危害最大的一然暴雨种。据报道，0 1年 6月 2 21 3日下午，北京遭遇入夏以来最强暴雨，局地雨量超过 10 In许多地方积水成河，民有家 0 I, T l市难回…。2 1 0 1年 8月 1 2日，上海局地雨量超 7 i, 0ml地铁站 l

的。该方法可将一个有观测值的样本变成一个模糊集， 即将单值样本变成集值样本。最简单的模型是正态扩散模型。基于信息扩散理论的评估模型如下：如果区域 m年内的自然灾害指标实际记录分别为：, …

水流倾泻成“帘洞”2。2 1水 E J 0 1年 8月 1 t午 3时 .兴 3 E下宜竹海风景区内“千米滑道”因短时遭受强暴雨冲击受损，引并

,

,

,

则灾害观测样本集合为： () 1() 2

X={,2…,} l, 假设灾害指数论域为：V={lU,,},… 2一

发伤亡事故，成景区内游客 2死亡，6造人 2人受伤，中重伤其3人。诸如此类的暴雨灾害对人民群众的生命财产和国

民经济造成极大威胁。因此，于政府部门而言，握气象对掌灾害风险水平是进行有关决策的重要依据。自然灾害风险评估最大的困难是经常出现样本较少，提供给人们认识风险的内容有限、不完备，有模糊不确定性，具

个单值观测样本依式 () 3可将其所携带的信息扩散

给中的所有点。1=

ep x[_

]

() 3

使分析结果与实际的灾害风险差别很大。信息扩散理论能有效解决这一问题。王新洲等从纯数学的角度对应用信息扩散理论进行预测的精度进行了细致分析。黄崇福

式中， (—a ( h= b ) m一1为扩散系数，根据样本集合中样 )可本的最大值 b最小值 a及样本个数 m来确定，:、即r

16 87 b— ) (~1 1 .9 ( a/ m )<m≤5

等。对信息扩散理论做了深入研究，应用到多种自然灾 并害的预测中。目前国内已有很多学者将信息扩散技术应用到灾害预测领域，得

到较好的效果一]并 1 o鉴此， 2笔者引入

h 1 3 (— ) ( 1 5={ . 42 b a/ m~ )≤m< 0 4 1L .2 ( a/ m一1 1≤m 14 08 b— ) ( ) 0

() 4

在进行风险评估时，了使每一个集值样本的地位均为相同，对第样本葺依式 ()个 3进行扩散，得U i ep一 x[ ] () 5

基于信息扩散的模糊数学理论，益阳市 5年的暴雨洪涝对 1进行了风险评价，以期为相关部门进行暴雨洪涝灾害预测和预防提供参考。 1信息扩散理论分析方法

信息扩散原理是一种处理不完备信息的模糊方法，认为一

相应的模糊子集的隶属函数为( ): () 6

定存在着一个适当的扩散函数，以将传统的观测样本点可

集值化，弥补资料不足带来的缺陷，到提高精度的目以达作者简介收稿日期

2j ): ( v l f_

则将单值样本变成了一个以 ( ) 为隶属函数的模刘电英( 92一 )女， 17,湖南沅江人，高级工程师，从事天气气糊集候研究， ma: u i yn@ tm. o。 E- i l da ig o cr li n n

,称 (为样本 x的归一化信息分布。 ) j

2 1—10 0 11 -7

对 (进行处理，到经信息扩散推断出观测值为 )得

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