複雜地形洪水風險分析及災害評估理論與方法 劉懿 郭俊 宋利祥 9787577207452 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書系統地介紹了洪水風險分析與災害評估的理論、方法的研究進展及應用示範情況，主要內容包括洪水風險分析與災害評估概論，洪水敏感區域水文特徵分析與預報，複雜邊界和地形上水動力洪水演進數值計算，洪水災害風險分析理論與方法，洪水災害動態評估及多級綜合評價方法，洪水風險分析與災害評估應用示範系統開發、集成及應用，以及洪水風險分析與災害評估理論和方法應用示範。
本書可以作為水文學及水資源、環境科學、生態科學、水利工程等專業領域的科技工作者、工程技術人員的參考書，也可作為高等院校高年級本科生和研究生的教材。

作者簡介
劉懿，男，1984年生，湖北洪湖人，理學博士，華中科技大學土木與水利工程學院副教授，工程博士生導師，華中科技大學智慧水利技術中心主任，歐洲地球科學聯合會（EGU）會員，中國衛星導航定位協會北斗資源環境應用專委會副秘書長，甘肅省水利廳智慧水利建設工作推進領導小組專家評議組副組長（2019-2024）。作為技術骨幹主持或參與了20余項國家重點科技開發與攻關項目的設計、論證、組織與開發集成工作，包括國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家”十一五”科技支撐計劃、國家”十三五”重點研發專項、國家自然科學基金重點項目、青年基金、水利部公益性行業科研專項項目、中國工程院重點諮詢項目，以及20余項橫向項目。主要從事流域水資源管理、複雜系統分析與建模、城市湖泊生境修復、水動力學數值模擬、洪災風險分析與災害評估、數字流域技術及應用、地理信息系統、決策支持系統開發與集成等方面的研究工作。研究成果、工作業績受到行業同行專家廣泛認可和好評，獲2019年教育部科技進步一等獎、2018年度水力發電科學技術一等獎、2017年度湖北省科學進步特等獎、2017年水利部長江水利委員會科學技術特等獎、中國衛星導航定位科學進步二等獎、湖北省優秀工程諮詢成果獎三等獎。近年來依託相關項目研究，已發表論文40餘篇，其中SCI收錄26篇，獲發明專利51項，多項軟件著作權。研究成果廣泛應用于水旱災害防治、基層防汛預報預警體系、水庫發電及防洪調度、徑流預報、流域水資源管理等方面。

目錄

第1章 洪水風險分析與災害評估概論/1
1 1 洪水風險分析與災害評估研究背景/1
1 2 洪水災害系統基本特徵/2
1 3 洪水風險分析與災害評估的目標和任務/3
第2章 洪水敏感區域水文特徵分析與預報/6
2 1 流域非線性複雜水文系統特性分析/6
2 1 1 基於小波方法的流域徑流變化特性分析/7
2 1 2 多尺度下流域徑流時間序列相關性分析/13
2 1 3 流域徑流時間序列混沌動力特性分析/15
2 2洪水敏感區域水文徑流高精度預報/20
2 2 1 基於支持向量回歸的徑流預測模型/21
2 2 2 基於單目標的徑流預測模型參數率定方法/24
2 2 3 基於多目標的徑流預測模型參數率定方法/25
2 2 4 概念性流域水文模型參數多目標優化率定/29
2 3 水文預報模型不確定性分析/32
2 3 1 SCEM-UA算法/32
2 3 2 基於formal和informal範式的不確定性分析/34
2 3 3 概念性水文預報模型不確定性分析/35
第3章 複雜邊界和地形上水動力洪水演進數值計算/41
3 1 二維淺水動力學理論/41
3 1 1 三維Navier-Stokes方程/42
3 1 2 二維淺水方程/43
3 2 基於有限體積法的洪水數值計算模型/47
3 2 1 黎曼問題及近似黎曼求解器/47
3 2 2 梯度限制器/49
3 2 3 高階時間格式/49
3 2 4 摩阻項處理/50
3 2 5 底坡源項處理/51
3 2 6 邊界處理/52
3 2 7 穩定性條件/52
3 3 複雜邊界和不規則地形下網格自適應技術/53
3 3 1 網格密集化/54
3 3 2 網格稀疏化/54
3 3 3 網格自適應準則/55
3 4 模型驗證/55
3 4 1 過駝峰的波傳播問題/55
3 4 2 具有收縮擴散段的水槽試驗/56
3 4 3 拋物型有阻力河床上的自由水面/58
3 5 實際地形洪水演進數值模擬/60
3 5 1 廣東省佛山市禪城區某河道洪水計算/60
3 5 2 湖北省漳河水庫的洪水計算/62
3 5 3 荊江分洪區的洪水演進計算/64
第4章 洪水災害風險分析理論與方法/66
4 1 複雜條件下洪水危險性識別/67
4 1 1 組合權重模糊聚類迭代模型/68
4 1 2 自適應混沌差分進化算法/74
4 2 可變時空尺度下洪災易損性診斷/78
4 2 1 改進灰色關聯理想解法/79
4 2 2 基於分形理論的客觀權重確定/85
4 3 洪水風險綜合評價理論與方法/87
4 3 1 基於屬性區間識別理論的洪水風險評價/87
4 3 2 基於可變模糊集理論的洪災風險評價/89
第5章 洪水災害動態評估及多級綜合評價方法/94
5 1 洪水災害損失評估原理與方法/94
5 1 1 研究目的及意義/94
5 1 2 洪災損失評估研究內容及研究現狀/95
5 1 3 洪災損失評估原理/96
5 1 4 基於GIS的洪災損失評估方法研究/98
5 1 5 基於GIS的損失評估工作流程/102
5 2 基於GIS的洪水災害損失動態評估模型/103
5 2 1 動態淹沒分析模型/103
5 2 2 洪災損失計算模型/109
5 2 3 洪災損失動態評估模型/111
5 3 洪水災情多級綜合評價理論與方法/113
5 3 1 基於模糊聚類迭代的洪水災害評估方法/114
5 3 2 自適應差分進化算法及其在模糊聚類中的應用/117
5 4 洪水災情多級綜合評價模型/121
5 4 1 基於混沌DE算法和模糊聚類迭代模型的洪水災情多級綜合評價模型/121
5 4 2 基於混沌DE算法和PP多項式函數的洪災等級評估/125
5 5 洪水洪災損失動態評估與災情多級綜合評價應用實例/133
5 5 1 洪水洪災損失動態評估應用實例/133
5 5 2 洪水災情多級綜合評價應用實例/139
第6章 洪水風險分析與災害評估應用示範系統開發、集成及應用/142
6 1 基於持續集成方法和面向服務體系的分布式松耦合系統集成平臺/142
6 1 1 面向服務的分布式專業系統/143
6 1 2 分布式系統的持續集成方法/145
6 1 3 系統關鍵技術/147
6 2 基於統一平臺的海量多源異構數據集成、組織與共享方法/149
6 2 1 流域水資源管理決策支持系統數據統一支持平臺需求分析/149
6 2 2 非結構與半結構數據集成中數據抽取問題/151
6 2 3 多源異構數據融合中數據不一致問題/153
6 2 4 流域水資源管理統一數據共享平臺/154
6 3 基於GIS的開放式決策支持系統交互平臺動態生成技術/156
6 3 1 開放式決策支持系統平臺相關技術簡介/156
6 3 2 基於GIS的水資源管理空間信息仿真交互技術/158
6 3 3 基於WPF的動態生成交互平臺/162
6 4 基於水動力學的水資源管理情景數值仿真及可視化模擬/163
6 4 1 面向流域水資源管理的空間數據挖掘與聚類/163
6 4 2 數字流域空間信息服務的組織與二維和三維表達/163
第7章 洪水風險分析與災害評估理論和方法應用示範/167
7 1 長江荊江分蓄洪區洪水風險分析與災害評估應用示範/167
7 1 1 系統概述/168
7 1 2 洪水來源分析子系統/174
7 1 3 洪水影響分析子系統/179
7 1 4 洪災損失評估子系統/183
7 2 洪水風險圖編制與應用平臺/190
7 2 1 系統概述/190
7 2 2 基礎信息管理子系統/190
7 2 3 風險圖管理/193
7 2 4 避洪轉移分析/193
7 2 5 應急避險決策/201
參考文獻/207

前言/序言
洪水是一種低概率、高危害的社會致災因素，尤其是對於高壩大庫和大江大河的堤防工程，一旦洪水爆發，危害巨大，將會嚴重危害國家公共安全。隨著國家經濟的發展、城市化進程的加快，以及社會轉向”以人為本”的發展模式，這種低概率、高危害的災害風險問題越來越成為人們關注的重點。洪水的形成是氣象、水文、地質、材料、結構以及人類活動等多種因素在不同時間、不同空間尺度上綜合作用的結果。這些外在致災因子、孕災因子存在不確定性，直接導致了洪災的複雜性，多場耦合因素的作用機制增加了對洪水成災風險識別和調控的難度。因此，著者在國家”973”課題、國家重點研發計劃及國家自然科學基金的資助下，開展了卓有成效的研究工作，在洪水災變系統不確定性分析、洪災全過程模擬、不確定條件下洪水成災機制、洪災風險分析理論及其致災後果評估方法、洪災風險分析與災害評估應用示範系統集成關鍵技術等若干研究方向實現了重要突破和創新，從經典洪水災害評估與風險分析方法發展到多重複雜約束條件下的多維時空尺度評估、分析和決策系統動力學方法，解決了一系列重大科學問題，為項目建立洪水致災過程模擬、預報和致災後果評價理論與方法體系提供了堅實的理論基礎和應用典範。本書是這一研究方向主要工作成果的初步總結。
本書共7章 。第1章 簡述洪水風險分析與災害評估的研究背景、洪水災害系統基本特徵，以及洪水風險分析與災害評估的目標和任務，由劉懿、郭俊執筆。第2章 討論洪水敏感區域水文特徵分析與預報，由郭俊執筆。第3章 討論複雜邊界和地形上水動力洪水演進數值計算，由宋利祥執筆。第4章 討論洪水災害風險分析理論與方法，由鄒強執筆。第5章 討論洪水災害動態評估及多級綜合評價方法，由廖力執筆。第6章 討論洪水風險分析與災害評估應用示範系統開發、集成及應用，由劉懿執筆。第7章 介紹洪水風險分析與災害評估理論和方法應用示範，由劉懿執筆。全書由劉懿統稿。
中國工程院張勇傳院士在本書的編寫和出版過程中給予了諸多指導、督促和建議；畢勝、張華傑、楊小玲、何耀耀、張煒、潘立武、王玉春、韋春夏、謝田、甯文瑤、周聖傑、徐赫等校友在本書的研究和成書過程中給予了我們大量的支持；舒海潤、王馨瑩、張雲康、覃煬揚、鄧振瀚、顧子也等在校研究生參與了本書的資料整理與文稿校訂。在此一併致以衷心的感謝。
本書由”十四五”國家重點研發計劃項目”粵港澳大灣區衍生複合災害評估與應急避險關鍵技術”（2021YFC3001000）、”十四五”國家重點研發計劃項目”流域性大洪水場景推演及預案關鍵技術”（2022YFC3002704）、”十四五”國家重點研發計劃課題項目”三水融合流域智慧管理平臺構建及應用示範”（2023YFC3209105）、國家自然科學基金資助項目”長江流域水庫群聯合調度數字孿生構建方法研究”（U2340211）、湖北省自然科學基金面上項目”基於區塊鏈的湖北省小流域防洪數據治理技術研究”（2022CFB042）資助。
限於著者水平，書中難免有不妥及錯誤之處，敬請讀者批評、指正。

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