长江中下游地区洪涝灾害风险性评估

出了天 津旱 涝 指数概 率 密度 曲线 及不 同程 度旱 涝危
成集 值 样本 ＿ ｌ 引。 本 文在 风 险 分 析 时 主 要 运 用 刘 立 新 口 介 绍 。所 的时 间不完 备数 据基 础 上 的风险 估算模 型 。信 息扩
散 方式 很多 ， 是 目前 比较成 熟 的是正 态扩 散模 型 。 但 设 灾 害指数 论域 为
论定 量评 价 了我 国洪 水灾 害风 险 。这 些实 践结 果均
设 灾害指数 样本集合 为
Ｙ 一 ｛ １ Ｙ ， ３ … ， ｝ Ｙ ， ２ Ｙ ， Ｙ ，Ｊ一 １ ２ ３ ， ， ， … ｍ。 （ ） ２
对 灾害 指数 的第 ‘个 样本 Ｙ ） ： 依 据式 （ ） 行 扩 ３进
散：
结果 。 令
根据 国家减 灾 中心灾 害信 息部 正式 公 布 的灾情 实况 ， 中国科 学 院减 灾 中 心 工作 项 目汇集 的洪 涝 灾
ｑ 一∑ （ ， （） ｕ ）
Ｊ—ｌ
（ ７ ）
情数据 ， 包括 ２ ０ ２ ０ ０ ０ ０ ８年全 国各 省 每次 洪涝 灾害
发生 的起 止 时 问 、 灾 县 数 、 作 物 受 灾 面积 、 灾 受 农 成
ｌ． １
１． １
风 险性 ， 所 得 到的评 估结 果往 往 比较 分散 ， 法权 但 无
衡 区域 整体 受害 程度 。为 了全 面 反映 区域 洪灾 的严 重程 度并 体 现 区域 灾情 差 异 ， 文 首 先基 于现 有 的 本 洪 涝 灾情 资料 建立 一个 综 合反 映地 区洪 涝受 灾程 度 的 灾情指 数 ， 后运 用 信 息 扩 散 评估 模 型 对 长江 中 然 下 游地 区进 行洪 涝 风 险 分 析 ， 样 所 得 的 各 省洪 涝 这 风 险结果 就 一 目了然 ， 为 区域 防灾 、 可 减灾 提供 一个
２ １ １２ ０ ０１－９收 到 ，２ １ －６２ ０ １０ ４收 到 再 改 稿 。
的基 于信 息扩 散 的模 糊数 学理 论模 型 的气 象 灾 害风
险 评 价 方法 ， 西 北农 业 旱灾 进行 了风 险评 价 实 例 对
资 助 项 目 ： 国科 学 院 知 识 创 新 工 程 重 要 方 向 项 目“ 大 气 象 灾 害 综 合 风 险 评 估 研究 ” Ｋ Ｃ ２Ｙｗ— ３０ ） 中 重 （ Ｚ Ｘ Ｑｏ ８
表 明 ： 息扩 散模 型 对 信 息 量 不 足 的 自然灾 害进 行 信
风 险评估 是 可行 的 。
不过 ， 大多 数评估 主要针 对农 业受 灾 、 洪灾 造成 的各 单项 损 失或 者旱 涝 指数 而进 行 。但洪 涝所 造成
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第 ５ 期
卞
洁 等 ： 江 中 下 游 地 区 洪 涝 灾 害 风 险 性 评 估 长
６５ Ｏ
分 析 。对 比分析 表 明 ， 北农 业受 旱指 数 、 西 成灾 指数 发 生灾 损 概 率 风 险 估 计 值 与 实 际 较 吻 合 。杜 晓燕 等 口 采 用信 息 扩 散 理 论 的 评 估 模 型 ， 天 津 ２ 副 以 ２年 的 旱涝 指数 为样 本 ， 天 津旱 涝危 险性 进 行评估 ， 对 给
摘
要
基 于 长 江 中下 游 地 区 ２ ０ － ２ ０ 年 湖 北 、 南 、 西 、 ００ ０ ８ 湖 江 安徽 、 苏 、 江 ６个 省 的洪 涝 灾 情 资料 （ 于 上 海 市洪 江 浙 由 涝 灾 情 较 轻 未 列 入 分 析 范 围） 运 用 灰 色 关 联 度 法 对 该 区 域 各 省 每 年 洪 涝 受 灾 情 况 进 行 量 化 ， 立 洪 涝 综 合 灾 情 指 ， 建
再令
面积 、 灾 人 口、 亡 人 数 、 塌 房 屋 、 接 经 济 损 受 死 倒 直
失。
Ｑ ∑ ｑｕ ， 一 （）
则
（ ８ ）
民政 部 提供 的 ２ ０ － ２ ０ ０ ０ ０ ８年 全 国各 省 每 年 的
洪涝 灾情 汇 总 数 据 ， 括 农 作 物 受 灾 面 积 、 灾 面 包 成
数 。基 于 该 指 数 ， 用 信 息 扩 散 理 论 评 估 模 型对 该 区 的洪 涝 灾 害进 行 风 险性 评 估 ， 果 表 明 ： 省 洪 涝 灾 害 风 险 差 采 结 各
异 明显 ； 地 区 洪 涝 中 灾频 发 ， 乎 １ ２年就 会 遭 遇其 危 害 ， 徽 、 北 以及 湖 南 发 生 大 灾 的 可 能 性 最 大 ； 苏 、 该 几 ～ 安 湖 江 浙 江 次 之 ； 西遭 遇 大灾 的概 率 相 对 较 小 。这 一评 估 结 果 与 近 ９年 实 际 洪 涝 灾 情 统 计 资 料 相 吻 合 ， 明 所 用 评 估 模 江 说 型 在 处 理 不 完 备 信 息 方 面 确 有 优 势 ， 以 推广 应 用 。 可 关 键 词 ： 江 中 下游 地 区 ； 色 关 联 度 ；洪涝 综 合 灾情 指数 ； 息 扩 散 ； 险性 评 估 长 灰 信 风
１＜ ≤ ５；
式 （ ） ， 扩 散 系数 ， 以根 据 样 本 集 合 中样 本 ３ 中 ｈ为 可
的最 大值 ｂ 最小 值 ａ和样 本个 数 ｍ 来确 定 ， 、
ｂ— —ａ ｂ— —ａ ｂ－ — —ａ ｂ－ — —ａ
的危 害不 仅 仅局 限 于某一 方 面 ， 涉及 到人 类 、 它 社会
由此 超 越 概 率值 ， 即单 位 时 间 内受 灾 指 数 达 到 或超过 Ｕ 的概率值 也 可 由式 （ ０ 计 算得 出 ： １）
为 了弥补 信 息 不 足 而考 虑 优 化 利 用 样 本 的 模 糊 信
息 ， 而对 样本 进 行 集 值 化 。该 方 法 可 以将 只有 一 从 个 观测 值 的样 本 ， 成 一个模 糊集 ， 变 即将 单值样 本 变
长 江 中 下 游 地 区 洪 涝 灾 害 风 险 性 评 估
卞 洁 李双 林 ” 何 金 海
” 中 国科 学 院大 气 物 理 研 究 所 竺 可 桢 南 森 国 际研 究 中 心 ， 京 １０ ２ ） （ 北 ０ ０ ９
（ 京 信 息 工 程 大 学 大 气 科 学 学 院 ，南 京 ２ ０４ ） 南 １０ ４
Ｕ 一 ｛ ，２ ３ … ， ） １ ， ， ，ｉ一 １ ２， ， ， （ ） ， ３ … 。 １
害 发 生 的 可 能 性 。刘 家 福 等 们根 据 我 国 １ ８ — ９８ ２０ ０ ７年发 生 的洪水 灾 害次 数 、 口死 亡 数 和 经 济损 人 失 ３个统 计 指标 ， 别 对 各 项 指标 运 用 信 息扩 散 理 分
观测样 本点 集值 化 ， 以弥补 资料 ／ 足带 来 的缺 陷 ， 卜 达
引 言
长江 中下 游地 形 平坦 ， 口密集 ， 称 “ 米 之 人 素 鱼 乡” 是 我 国经济较 发达 的地 区之 一 。但 受东 亚 季风 ，
的影 响 ， 该地 区又 是我 国洪灾 多发 区域 之一 ， 乎 每 几
年都 会遭 到不 同程 度 的洪涝 侵袭 。洪 灾 严重 制 约着 该地 区经 济社 会 的可持 续发 展 ， 因此 ， 已经有 大 量研 究集 中于洪 灾 机 理 的研 究 ＿ ］ 】 。但 对 于 长江 中下 游
地 区洪涝 风 险 的评 估 还 相对 欠 缺 ， 掌握 洪 涝 的风 而
Ｐｕ ＝ ∑Ｐ“ 。 （ ）＝ ＝ （）
（） １ ０
应
用
气
象
学
报
第 ２ ２卷
本文 选择 了 由 民政 部 以及 中国科 学 院减灾 中心 作
现 实意义 合 优 化 方
法。
洪涝 风 险性评 估 目的是 评估 不 同程 度洪 涝 发生 的可能性 ， 即概 率 密 度 分 布 。 当有 足 够 多 的历 史 资 料， 采用 基于 大数 理 论 的传 统 概 率 方 法 能得 到 比较 精 确 的评 估 结果 。但 洪 涝 历史 灾 情 往 往 资 料 短 缺 ， 达 不到传 统 概率 风 险 评 估所 需 ３ ０个 以上样 本 的要
势 。近年来 ， 引鸽 等 刘 纠探讨 了 以灾 害样 本 为集 值
求， 因此 ， 利用 传统 概率论 方 法分 析所 得 的结 果 必然
存在 较 大 的不 确定 性 ， 有时 甚至会 与实 际相 差甚 远 。
模糊 数 学 中的信 息扩 散理论 则解 决 了样 本 缺失 的问
题 ， 为存在 着一 个适 当 的扩散 函数 ， 以将 传 统 的 认 可
到提 高精度 的 目的 。 ］ 信息 扩散 理论 是 黄崇 福 等 系统 提 出 的 ， ． 些
学者 也对该 理 论进 行 了大 量 的探 讨 和研 究 ， 理 沦 使
模型 不断完 善 。刘立 新等 对信 息 扩散 方 法进 行 过 修正 ， 并通 过计 算 机 仿真 证 实 了修 正 后 模 型 提 高 ｒ 估 计 精度 。王 新 洲 等 ］ 出 了最 优 窗 宽 的 理 论 和 提
第２ ２卷 第 ５ 期
２１ ０ １年 １ ０月
应 用 气 象 学 报
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Ｖｏ ２ Ｌ ２ ，Ｎｏ ５ ．
（ ｃ ｏ ｒ２０ｌ ） ｔ ｂｅ １
卞 洁 ， 双 林 ， 金 海 ．长 江 中下 游 地 区洪 涝 灾 害 风 险性 评 估 ． 用 气 象 学 报 ，０ １ ２ （ ） ６ ４６ １ 李 何 应 ２ １ ，２ ５ ：０ １
以及 经济 等 各个 方面 。而 旱涝 指数 仅 能反 映 区域旱 涝 的风 险水 平 ， 不 能全 面揭示 受 灾 的严 重程度 ， 并 有
一
Ｊ． １
６≤ ｍ ≤ ７； ８≤ ｍ ≤ ９；
ｍ≥ １ ０。
（） ４
定 局 限性 。 以往研 究较 好地 分 析 了区域 单个 指标
）一
，
（ ９）
积 、 灾人 口 、 受 死亡 人数 、 塌房 屋 、 倒 直接 经济 损失 。
１ ２ 信 息扩 散理 论风 险估 算模 型 ．
就是 样本 落 在 处 的频 率 值 ， 作 为 概 率 的估 计 可
值。
信息 扩散 是一 种有 效 处理 小 样 本 的 方法 ］ 它 ，
具有 参考 价值 的理论 基础 。
称
．
令
Ｃ ＝ ∑ 厂 ） ＝ Ｊ ， ＝ （
相应 的模糊 子集 的隶 属 函数 为
： ，
（ ５ ）
（ ６）
（ 为样本 的归 一化 信息 分 布 。 ）
，
１ 资 料 与 方 法
１ １ 资 料 ．
“） 就 对 ｍ 个 （ 进 行处 理 ， 可 以得 到风 险估 算
算法 以及 最 优 信 息 扩 散 估 计 的概 念 。李 梅 等 ［ “ 针
对 信 息扩 散估 计 的过 扩 散 和 欠 扩 散 问题 ， 分 析 择 在
近窗 宽法 和最优 窗宽 法 的基 础 上 ， 合 二者 的优 点 ， 结
险性 对制 定 相应 的防 灾 、 灾 政 策 具 有 更 为重 要 的 抗
到 目前 为 止 ， 方 法 在 自然 灾 害 的风 险 评 价 领 该 域 已得 到 了广 泛 应 用 。黄 崇 福 等 针 对 湖 南 农 业 旱灾 、 水灾 的数 据 资 料 时 间 序 列短 、 数量 少 的特 点 ，
选择 信息 扩散 方 法进 行 概 率 密 度 估计 ， 出 了湖 南 得 农业 受灾 风险 ， 并将所 得结 果制 成 专题 图 ， 观展 示 直 了风 险分 布 及 随 灾 害 程 度 增 加 风 险 的 空 问变 化 趋