基于D数理论的洪涝灾害的危险性评估

摘 要：本文针对风险评估中不确定信息的表示问题，提出了基于D数理论的洪涝灾害危险性评估方法，建立了洪涝灾害危险性评估指标体系，并以湖南省14个地州市为例证明了方法的可行性。

关键词：D数理论；洪涝灾害；风险评估；危险性

1、引言

洪涝灾害脆弱性是指一定社会背景下，某孕灾环境内特定承灾体易受到致灾洪水的破坏或损失的特性。危险性评估是对风险区遭受不同强度洪水的破坏的特性进行定量评估分析。目前，对于洪灾危险性评估的研究很多，万君等[1]应用GIS技术，通过研究洪灾危险性和社会经济脆弱性，对湖北省洪灾风险进行了评估；马国斌等[2]借助自然灾害风险理论，用归一化和层次分析法，对全国进行了短时洪灾危险性评估；潘安定等[3]对广州市洪水灾害危险性进行了数字化分析，得到了各指标对洪灾影响程度的栅格图层。但评估中不确定信息的表示问题一直未得到很好的解决。基于此，本文结合D数理论，给出了洪涝灾害危险性评估过程的具体步骤。

2、D数理论

D数理论[4]是邓勇在证据理论的基础上提出的一种不确定性推理理论，。

定義1[4]设Ω是一个识别框架，对于映射D：Ω→[0，1]，满足

，

则把映射D叫做D数，其中 是空集，A∈2Ω。

定义2[4] 设有两个D数D1和D2，则 ，即：

D（b）=v （1）

其中 ，

其中 ， 。

定义3[4] D数融合法则： （2）

其中ωj为Dj的权重， 为 从小到大排序所对应的下标j.

定义4[4] D数的集成： （3）

3、基于D数理论的洪涝灾害危险性评估过程

Step：1：建立风险评估指标体系

本文结合湖南省的实际情况，建立了如下洪涝灾害危险性评估指标体系（见表1）。Step2：指标体系的D数表示

首先我们需要确定一个评价等级，本文结合Khan[5]和Pun[6]的方法，将评价标准分为5个等级，分别为-2、-1、0、1、2，分别表示“高的负面影响”、“低的负面影响”、“无影响”、“低的正面影响”、“高的正面影响”。在此基础上将各评价指标用D数表示[7]。

Step3：D数融合

根据公式（1）-（2）将评级对象融合为一个D数。这里我们设定所有指标的权重均为1。

Step4：计算洪涝灾害的风险并排序

根据公式（3），计算出各地的I（D）并排序， I（D）越大，代表其洪灾危险性越大。

3、实例研究

以湖南省为例，计算每个城市的洪灾脆弱性风险，并排序。

Step1：根据表1设定的评价标准。请十位专家对湖南省14个地州市的各指标进行评价，并将结果用D数表示（见表3）。

Step2：根据公式（2）-（3）对每个城市的D数进行融合，再通过公式（1）计算出每个城市的 ，结果见表3。

4、结论

本文在对当前洪涝灾害危险性评估总结的基础上，针对评估中不确定信息的表示问题，提出了基于D数理论的洪涝灾害危险性评估方法，建立了洪涝灾害危险性评估指标体系，并以湖南省14个地州市为例证明了方法的可行性。

参考文献：

[1] 万君， 周月华， 王迎迎.基于 GIS 的湖北省区域洪涝灾害风险评估方法研究[ J ] .暴雨灾害， 2007

[2] 马国斌， 蒋卫国， 李京，等. 中国短时洪涝灾害危险性评估与验证[J]. 地理研究， 2012， 31（1）：34-44.

[3] 潘安定， 刘会平， 陈碧珊，等. 广州市洪水灾害危险性评价初步研究[J]. 自然灾害学报， 2 1 （4）：2328.

[4] Deng Y.D numbers： Theory and Applications[J].Journal of Information and Computational Science， 2012，9（9）： 2421-2428.

[5] Khan M H， Fitzcharles K， Environmental management ？eld handbook for ruralroad improvement projects[M]， CARE International Bangladesh， Dhaka， 1998.

[6] Pun K F， Hui I K， Lewis W G， et al. A multiple-criteria environmental impact assessment for the plastic injection molding process： a methodology[J]. Journal of Cleaner Production， 2003， 11（1）：41-49.

[7] Deng X， Hu Y， Deng Y， et al. Environmental impact assessment based on D numbers[J]. Expert Systems with Applications An International Journal， 2014， 41（2）：635-643.

作者简介：

张双双 （1990—），女，汉族，籍贯：江苏徐州，学历学位：硕士研究生，单位：湖南科技大学，研究方向：数理统计与保险