城市排水系統內澇風險評估
時間:2022-01-23 11:21:42
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摘要:結合城市內澇典型案例、現場調查及內澇成因分析,以城市排水系統作為承災體,基于AHP建立風險評估模型,科學量化內澇風險等級。
關鍵詞:市政排水系統;內澇風險;層次分析法;指標
城市遭受洪災往往會影響市民生產、生活質量,甚至威脅人民生命、財產安全,特別是近幾年,受全球氣候變暖及極端天氣影響,我國不少城市頻頻發生暴雨積水、內澇災害事件,并造成嚴重的人員傷亡和財產損失,因此城市內澇風險已成為研究熱點之一。本文借助內澇災害風險評估指標體系,運用層次分析法建立數學模型,科學量化內澇風險等級。
1城市內澇災害成因分析
2015年8月2日~3日,據統計,咸陽市區24小時平均降雨量達31.4mm,局地超過50mm,強降雨使城市部分路段嚴重積水內澇,而西咸新區灃西新城海綿城市試點區卻沒有造成明顯積水。城市內澇發生在雨季,嚴重影響經濟社會正常運行,已成為制約城市發展的重要因素,其成因是多方面的。根據災害系統理論:孕災環境是指內澇災害發生、發展與演變過程所處的空間條件;致災因子指可能造成內澇災害的敏感因子;承災體指內澇災害的承受者,包括排水系統在內的城市基礎設施等;災情是特定孕災環境與致災因子條件下,內澇災害所造成的受災情況[1-3]。
2城市內澇災害風險評估指標
Maskrey(1989)認為自然災害風險是危險性與易損性之代數和,即危險性+易損性。本文根據該定義進行城市排水系統內澇風險評估,并重點從致災因子、承災體等因素提出風險評估指標。
3風險評估方法的研究
3.1層次分析法及其基本原理。層次分析法(AnalyticHierarchyProcess),是對一些較為復雜、較為模糊的問題作出決策的簡易方法,特別適用于難于完全定量分析的問題。3.2結構模型。經綜合分析城市排水系統內澇形成原因,將城市排水系統內澇風險評估指標體系分為三層,如表2所示。表2城市排水系統內澇風險評估體系3.3構造判斷矩陣(1)為了確保權威性和準確性,在構造判斷矩陣前,采用專家分析評分形式,得到層次結構模型中的各指標重要性單排序。(2)在各個層次上對此層指標逐個進行比較,得出數值判斷矩陣如下:在確定各層次、各因素之間的權重時,采用Saaty的建議引用1~6及其倒數作為標度。判斷矩陣A具有基本一性,由各指標的重要性構建判斷矩陣,得到結果見表3~表5。表3判斷矩陣R-Z表4判斷矩陣A-An表5判斷矩陣B-Bn由上表得到各層的判斷矩陣為:(3)計算單排序的權向量及一致性檢驗。a.求權向量表6判斷矩陣R-Z表7判斷矩陣A-An表8判斷矩陣B-Bnb.一致性檢驗計算判斷矩陣的最大值λmax將矩陣A-An的wi和(Aw)i代入(7)得:λmax=3.03(1)計算一致性指標CI(2)根據下表查出相應的平均隨機一致性指標RI表9平均隨機一致性指標的R.I.表(500次正反矩陣計算結果)從上表中可查出檢驗成對比較矩陣A一致性的標準RI=0.58ÁÁÁÂÁÃÂÁÂÂÂÃÄÅÃÃÃÁÃÂÃÃaaaaaaAaaaaÁÁÂÃÁÂÃÁÂÃÁÂÃ13611/51/413RA1/313B5131/311/61/3141/31ÁÂW0.24960.7504ÁÂÃÁÂÃÁÂW0.09470.27360.6317ÁÂÃ(3)計算一致性比例CRCR=CIRI=0.0150.58=0.0258<0.1同理可得B-Bn的各項數值:λmax=3.013,CI=0.0065CR=0.0112<0.1R-Z的各項數值:λmax=2,CI=0CR=0<0.1由上可知,A、B、R的不一致程度處于容許范圍內,具有滿意的一致性,可以通過一致性檢驗。故用其歸一化特征向量為權向量。(4)計算組合權向量(見表10)3.4影響風險指標的等級劃分(見表11)3.5內澇風險等級綜合評價指標式中:ai-根據各等級劃分所賦值(i=1,2…6);wi-各指標對應所占權重(i=1,2…6)為便于衡量洪澇災害風險程度,將洪澇災害風險性劃分為四個等級,分別有:高風險、中風險、低風險、極低風險,根據上式求得R查下表,即可得出對應風險等級。
4結束語
本文以城市排水系統為研究對象,在資料收集、現場調查的基礎上,基于災害風險系統理論,結合城市內澇的成因,提出了內澇風險評估指標體系,通過層次分析法建立了風險評估數學模型,為量化內澇風險提供了方法。
作者:王祚 盧璇 楊子琪 張雨馨 馬保成 單位:西安科技大學
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