CN110852577A - 基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法：获取卫星遥感数据以及城市气象数据；计算城市历年洪涝灾害发生区域及洪涝积水面积、积水深度；构建城市流域水文框架模型和城市应对洪涝灾害韧性框架模型；计算得出城市应对洪涝灾害韧性指数；对城市各要素进行贡献分析，获取指数低于第一设定值的要素所对应的维度；其中，要素的指数越低其对应的维度越薄弱；计算出城市排水管道口的排水压力以及极限排水能力，计算得出城市各区域的积水风险；根据城市各区域的积水风险，获取积水风险大于第二设定值的城市区域；其中，积水风险越大其对应的区域越容易发生洪涝；评估城市降雨过程中的城市洪涝区域和城市薄弱维度。

Description

基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法

技术领域

本发明涉及一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法。

背景技术

随着全球气候变化的逐步恶化，全球气温逐渐升高，导致极端天气气候灾害频发，同时伴着我国城市化进程的持续推进，城市洪涝灾害越来越频繁。由此，对城市洪涝灾害发生位置进行准确评估和识别，并通过城市规划角度对城市系统进行强化及城市流域水文角度进行优化来适应气候条件的变化，从而提高城市应对洪涝灾害的能力，对我国城市的可持续发展具有非常重要的现实意义。

当前我国城市对城市洪涝受灾区域还无法做到十分精确的评估和识别，同 时也缺乏有效提升我国城市应对城市洪涝灾害能力的方法。尽管近些年，我国 学者在城市洪涝灾害领域开展了大量研究，但是大多研究仍停留在理论层面， 缺乏可行性，更加无法提出适用于当前我国城市现状的评估策略和提升策略， 而对城市洪涝受灾区域进行精确的评估是所有工作的重要前提和基础。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市 洪涝评估方法，通过构建城市应对洪涝灾害韧性模型和城市流域水文模型，结 合历史数据和未来预测数据，在洪涝未发生前期，评估城市应对洪涝灾害能力， 实现精确评估，便于后续的预防和改进提升策略。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，包括如下步骤：

(A)：获取卫星遥感数据以及城市气象数据；

(B)：通过遥感数据信息和城市气象数据计算城市历年洪涝灾害发生区域 及洪涝积水面积、积水深度；

(C)：根据步骤(B)获取的数据，一方面构建城市流域水文框架模型；另 一方面，选取城市的各考量维度和各考量维度对应的要素，构建城市应对洪涝 灾害韧性框架模型；

(D)：根据步骤(C)构建的城市应对洪涝灾害韧性框架模型，选取各要素 的细分指标并进行量化，计算得出城市应对洪涝灾害韧性指数；

(E)：根据步骤(D)的结果，对城市各要素进行贡献分析，获取指数低于 第一设定值的要素所对应的维度；其中，要素的指数越低其对应的维度越薄弱；

(F)：根据步骤(C)构建的城市流域水文框架模型计算出城市排水管道口 的排水压力以及极限排水能力，计算得出城市各区域的积水风险；

(G)：根据城市各区域的积水风险，获取积水风险大于第二设定值的城市 区域；其中，积水风险越大其对应的区域越容易发生洪涝；

(H)：结合步骤(E)和步骤(G)的数据，评估城市降雨过程中的城市洪 涝区域和城市薄弱维度。

优选，选取城市的各考量维度包括经济韧性、组织韧性、环境韧性、社会 韧性、社区韧性、人力资本韧性、基础设施韧性和政策韧性：

所述经济韧性对应的要素为城市经济量化指标，

所述组织韧性对应的要素为城市组织属性指标，

所述环境韧性对应的要素为城市环境属性指标，

所述社会韧性对应的要素为城市社会属性指标，

所述社区韧性对应的要素为城市社区相关指标，

所述人力资本韧性对应的要素为城市人力资本相关指标，

所述基础设施韧性对应的要素为城市基础设施相关指标，

所述政策韧性对应的要素为城市灾害政策属性指标。

优选，所述城市经济量化指标的细分指标包括GDP、人均GDP、规模以上 企业的个数、失业率和产业结构；

所述城市组织属性指标的细分指标包括失业保险覆盖率和医疗保险覆盖率；

所述城市环境属性指标的细分指标包括建成区绿化覆盖率、人均绿地面积 和城市人均耗水量；

所述城市社会属性指标的细分指标包括人口自然增长率、人口密度、65岁 以上人口比重、14岁以下人口比重、互联网用户数、城市人均耗水量和每万人 拥有公共汽车或电车数；

所述城市社区相关指标的细分指标包括防灾减灾社区的个数、公共管理和 社会组织人员占比，卫生、社会保障和社会福利业人员占比；

所述城市人力资本相关指标的细分指标包括高中及以上教育人口数和文盲 率；

所述城市基础设施相关指标的细分指标包括人均拥有道路面积、排水管道 密度、建成区道路长度、排水管道长度和建成区道路面积；

所述城市灾害政策属性指标的细分指标包括政府财政支出。

优选，对各要素的细分指标量化，公式如下：

式中，D_i是细分指标i的标准分值，X_i是细分指标i某一年的指标值，X_max是 细分指标i的最大值，X_min是细分指标i的最小值；

城市应对洪涝灾害韧性指数A的计算公式如下：

式中，B_j表示第j个要素的指数，W_j表示第j个要素的权重；

其中，第j个要素的指数B_j的计算公式如下：

式中，T_i是细分指标i的权重，m是第j个要素包括的细分指标的个数。

优选，基于遥感数据识别得出的城市下垫面性质、城市排水管道口分布、 城市道路分布、数字高程模型(DEM)构建城市流域水文框架模型。

优选，构建城市流域水文框架模型的步骤包括：

6a)基于泰森多边形模型，将城市根据排水管道口分布位置及数量划分为N 个区域，每个区域具有的特征为：

(1)每个区域内部仅含有一个城市排水管道口；

(2)每个区域中的点距离排水管道口距离最近；

6b)构建降雨过程中的每个区域的城市排水管道口的排水压力的模型：

式中：Y为N个区域中每个区域的城市排水管道口的排水压力，P为该区 域单位面积降水量，S为该区域的面积，u为该区域的下垫面种类数，v_i为每种 下垫面单位面积的雨水渗流速率，s_i为每种下垫面对应的面积，t为降雨的持续 时间。

优选，利用Arcgis工具，结合城市排水管道口分布、城市道路分布数据以 及数字高程模型对降雨过程中的城市排水管道排水情况进行模拟，得出城市各 排水管道口的极限排水能力K。

优选，城市各排水管道口的极限排水能力K的具体计算过程如下：

(1)根据排水管网中排水管道端点处的高程差及端点之间的距离，高程差 数据，确定排水管网局部排水方向，确定每个排水管道的理论极限排水速率， 其中：

排水方向由高点到低点；

各排水管道的理论极限排水速率为：

其中，V_排为排水管道的理论极限排水速率，ρ_雨水为雨水的密度值，g为重 力加速度，取值为9.8N/kg，πR²为排水管道面积，|DEM2-DEM1|为两个端点 间的高程差，|L₂-L₁|为两端点的距离，n为管道内壁的阻力常数，ξ₁为扰动因素 修正系数；

(2)根据城市中的排水管道井口位置数据，及对应的道路网络数据，利用 GIS技术模拟下水管道支管网络分布图；

(3)根据遥感所得地形数据、城市建筑物位置信息，利用GIS技术及分布 式管道分布数据库和集中式排水管道分布数据库，模拟城市中排水管道系统中 的主管道的位置及流向；

(4)根据遥感所得城市中的整体地势及河流数据，市镇部门所提供的城市 排水口数据、利用GIS技术，模拟城市排水管道系统中主干管的位置及流向；

(5)根据步骤(2)、(3)、(4)所得城市主管道、主干管位置及流向以及 下水管道支管网络分布图建立城市管网模型；

(6)将各个管道的理论极限排水速率输入到所建立的城市管网模型中，得 出各管道口实际极限排水速率，根据各管道口实际极限排水速率计算各管道口 极限排水能力值K，极限排水能力值K的具体计算公式为：

其中，K为管道口的极限排水能力值，V_排2为管道口所对应的实际极限排水 速率，

为管道口的截面面积，T为管道口保持极限排水速率的时间。

优选，积水风险F的计算公式如下：

F＝Y-K (7)

将积水风险F与计算得到的城市洪涝灾害区域进行校验，将N个区域数据进 行对比分析，得到城市降雨过程中积水风险大于第二设定值的城市区域。

本发明的有益效果是：

本发明通过构建城市应对洪涝灾害韧性模型和城市流域水文模型，结合历 史数据和未来预测数据，基于地理遥感信息对城市洪涝受灾区域进行识别和评 估。在洪涝未发生前期，评估城市应对洪涝灾害能力、风险和薄弱维度，可以 有针对性的通过改善城市社会、经济、环境、基础设施、组织、社区、人力资 本、政策8大维度的系统，提高城市应对洪涝灾害的能力；在洪涝发生时期， 通过地理遥感信息识别城市洪涝受灾区域，通过城市流域水文框架模型的分析， 物理性干预城市流域水文以解决城市洪涝灾害。本发明适用城市广泛，具有良 好的应用前景，不仅实现精确评估，还便于后续的预防和改进提升策略的制定，提高城市资源和资金的利用率。

附图说明

图1是本发明基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法的流 程示意图；

图2是本发明高分一号和高分二号卫星遥感数据及城市气象数据处理分析 示意图；

图3是本发明城市应对洪涝灾害韧性模型框架图；

图4是本发明城市应对洪涝灾害韧性模型三层次指标示意图；

图5是本发明基于泰森多边形模型的区域划分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以 使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作 为对本发明的限定。

如图1-5所示，基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法， 包括如下步骤：

(A)：获取卫星遥感数据以及城市气象数据，一般的，获取高分一号和高 分二号卫星遥感数据以及城市气象数据，其中，这些数据最早可以获得1960年 的数据，因此，本步骤获取的数据起始时间可以根据实际需要进行设定和选择， 最早可以获取1960年至今及未来预测的相关数据。

(B)：通过遥感数据信息和城市气象数据计算城市历年洪涝灾害发生区域 及洪涝积水面积、积水深度。通过高分一号卫星两天一次遥感数据信息和高分 二号卫星四天一次遥感数据信息以及城市气象数据识别城市历年洪涝灾害发生 区域及洪涝积水面积、积水深度。

通过使用Arcgis等GIS技术对高分一号和高分二号卫星遥感数据进行处理分 析，得出城市历年洪涝灾害受灾区域、积水深度、积水面积等信息，如图2所 示，通过获取的遥感数据进行数据处理，计算得出近期(近期可以设定为近3-5 年内)的积水深度、积水位置和积水面积数据。通过获取的降水数据，进行数 据处理，计算得出实时(实时可以设定为未来的一定时间段内)降雨区域和对 应的降雨强度数据。

(C)：根据步骤(B)获取的数据，一方面构建城市流域水文框架模型；另 一方面，选取城市的各考量维度和各考量维度对应的要素，构建城市应对洪涝 灾害韧性框架模型。

其中，城市流域水文框架模型即是为城市下垫面及城市排水管网系统上发 生的全水文过程进行模拟计算所建成的数学模型，城市流域水文模型把城市下 垫面及城市排水管网总体看成是一个系统，输入为降雨等，输出为积水风险等。 城市应对洪涝灾害韧性框架模型则是一个城市应对洪涝灾害的韧性，城市的韧 性是一种能力，它能面对众多威胁采取动态措施处理和降低风险，确保城市安 全和正常运行。

(D)：根据步骤(C)构建的城市应对洪涝灾害韧性框架模型，选取各要素 的细分指标并进行量化，计算得出城市应对洪涝灾害韧性指数。

如图3所示，优选，选取城市的各考量维度包括经济韧性、组织韧性、环 境韧性、社会韧性、社区韧性、人力资本韧性、基础设施韧性和政策韧性8大 维度系统。即，城市应对洪涝灾害韧性框架模型是基于城市洪涝灾害韧性与城 市各个系统(包括城市社会、经济、环境、基础设施、组织、社区、人力资本、 政策8大系统)间相互关系属性及相互作用关系，采用“目标层—主题层—要 素层”三层次结构所构架的城市洪涝灾害韧性评估指标体系框架。

“目标层—主题层—要素层”三层次评估框架是指，目标层为：城市应对 洪涝灾害韧性指数；主题层为城市八大系统韧性：经济韧性、社会韧性、环境 韧性、社区韧性、基础设施韧性、组织韧性、人力资本韧性、政策韧性；要素 层为主题层对应的属性量化指标，对应的：

所述经济韧性对应的要素为城市经济量化指标，所述组织韧性对应的要素 为城市组织属性指标，所述环境韧性对应的要素为城市环境属性指标，所述社 会韧性对应的要素为城市社会属性指标，所述社区韧性对应的要素为城市社区 相关指标，所述人力资本韧性对应的要素为城市人力资本相关指标，所述基础 设施韧性对应的要素为城市基础设施相关指标，所述政策韧性对应的要素为城 市灾害政策属性指标。

根据上述的要素确定各要素的具体的下一级细分指标，即基于八大城市系 统选取相适宜的指标，如图4所示，优选的：所述城市经济量化指标的细分指 标包括GDP、人均GDP、规模以上企业的个数、失业率和产业结构；所述城市 组织属性指标的细分指标包括失业保险覆盖率和医疗保险覆盖率；所述城市环 境属性指标的细分指标包括建成区绿化覆盖率、人均绿地面积和城市人均耗水 量；所述城市社会属性指标的细分指标包括人口自然增长率、人口密度、65岁 以上人口比重、14岁以下人口比重、互联网用户数、城市人均耗水量和每万人 拥有公共汽车或电车数；所述城市社区相关指标的细分指标包括防灾减灾社区 的个数、公共管理和社会组织人员占比，卫生、社会保障和社会福利业人员占 比；所述城市人力资本相关指标的细分指标包括高中及以上教育人口数和文盲 率；所述城市基础设施相关指标的细分指标包括人均拥有道路面积、排水管道 密度、建成区道路长度、排水管道长度和建成区道路面积；所述城市灾害政策 属性指标的细分指标包括政府财政支出。

对上述确定的细化指标进行量化，计算得出城市应对洪涝灾害韧性指数， 具体的：

对各要素的细分指标量化，公式如下：

式中，D_i是细分指标i的标准分值，X_i是细分指标i某一年的指标值，X_max是 细分指标i的最大值，X_min是细分指标i的最小值。

城市应对洪涝灾害韧性指数A的计算公式如下：

式中，B_j表示第j个要素的指数，W_j表示第j个要素的权重；

其中，第j个要素的指数B_j的计算公式如下：

式中，T_i是细分指标i的权重，m是第j个要素包括的细分指标的个数。

基于构建的洪涝灾害韧性评估框架及8个主题层韧性指标的确立，进行要 素层指标权重的确定以及主题层指标权重的确定，计算城市应对洪涝灾害韧性 指数，洪涝灾害韧性指数是指，基于上述处理好的、量化的细分指标进行各级 指标指数计算，各级指数的计算过程中，要素层的指标指数为评价指标的算数 平均值，主题层和目标层指数通过加权综合的计算方法得出。

(E)：根据步骤(D)的结果，对城市各要素进行贡献分析，获取指数低于 第一设定值(数值可以根据经验设定)的要素所对应的维度；其中，要素的指 数越低其对应的维度越薄弱，基于计算出的主题层的韧性指数，通过对应城市 社会、经济、环境、基础设施、组织、社区、人力资本、政策8大系统比较贡 献分析，基于分析结果确定城市中较薄弱的城市系统。

(F)：根据步骤(C)构建的城市流域水文框架模型计算出城市排水管道口 的排水压力以及极限排水能力，计算得出城市各区域的积水风险。

一般的，优选，基于遥感数据识别得出的城市下垫面性质、城市排水管道 口分布、城市道路分布、数字高程模型(DEM)构建城市流域水文框架模型， 所述框架模型利用获取的城市遥感数据信息以及识别出的城市各地下垫面性质、 城市排水管道口分布和城市道路分布，进而根据模拟得出城市排水管道口的排 水压力以及极限排水能力，综合两者得出城市中积水脆弱性较大的区域(即易 发生洪涝灾害区域)。

具体的，包括如下步骤：

6a)利用Arcgis工具，基于泰森多边形模型，将城市根据排水管道口分布 位置及数量划分为N个区域，如图5所示，每个区域具有的特征为：

(1)每个区域内部仅含有一个城市排水管道口；

(2)每个区域中的点距离排水管道口距离最近。

6b)构建降雨过程中的每个区域的城市排水管道口的排水压力的模型：

式中：Y为N个区域中每个区域的城市排水管道口的排水压力，P为该区域 单位面积降水量，S为该区域的面积，u为该区域的下垫面种类数，v_i为每种下垫 面单位面积的雨水渗流速率，s_i为每种下垫面对应的面积，t为降雨的持续时间。

利用构建完成的城市流域水文框架模型对降雨过程中的每个区域的城市排 水管道口的排水压力进行模拟。

优选，利用Arcgis工具，结合城市排水管道口分布、城市道路分布数据以 及数字高程模型对降雨过程中的城市排水管道排水情况进行模拟，得出城市各 排水管道口的极限排水能力K。

(1)根据排水管网中排水管道端点处的高程差及端点之间的距离，高程差 数据，确定排水管网局部排水方向，确定每个排水管道的理论极限排水速率， 其中：

排水方向由高点到低点；

各排水管道的理论极限排水速率为：

其中，V_排为排水管道的理论极限排水速率，ρ_雨水为雨水的密度值，g为重 力加速度，取值为9.8N/kg，πR²为排水管道面积，|DEM2-DEM1|为两个端点 间的高程差，|L₂-L₁|为两端点的距离，n为管道内壁的阻力常数，ξ₁为扰动因素 修正系数；

(2)根据城市中的排水管道井口位置数据，及对应的道路网络数据，利用 GIS技术模拟下水管道支管网络分布图；

(3)根据遥感所得地形数据、城市建筑物位置信息，利用GIS技术及分布 式管道分布数据库和集中式排水管道分布数据库，模拟城市中排水管道系统中 的主管道的位置及流向；

(4)根据遥感所得城市中的整体地势及河流数据，市镇部门所提供的城市 排水口数据、利用GIS技术，模拟城市排水管道系统中主干管的位置及流向；

(5)根据步骤(2)、(3)、(4)所得城市主管道、主干管位置及流向以及 下水管道支管网络分布图建立城市管网模型；

(6)将各个管道的理论极限排水速率输入到所建立的城市管网模型中，得 出各管道口实际极限排水速率，根据各管道口实际极限排水速率计算各管道口 极限排水能力值K，极限排水能力值K的具体计算公式为：

其中，K为管道口的极限排水能力值，V_排2为管道口所对应的实际极限排水 速率，为管道口的截面面积，T为管道口保持极限排水速率的时间。

根据城市各区域的排水管道口的排水压力Y及极限排水能力值K，计算得 出各区域的积水风险F：积水风险F的计算公式如下：

F＝Y-K (7)

将积水风险F与计算得到的城市洪涝灾害区域进行校验，将N个区域数据 进行对比分析，得到城市降雨过程中积水风险大于第二设定值的城市区域。

(G)：根据城市各区域的积水风险，获取积水风险大于第二设定值(数值 可以根据经验设定)的城市区域，即将N个区域积水风险与第二设定值进行对 比分析，得到城市降雨过程中积水风险较大区域(即易发生洪涝灾害区域)。其 中，积水风险越大其对应的区域越容易发生洪涝。

(H)：结合步骤(E)和步骤(G)的数据，评估城市降雨过程中的城市洪 涝区域和城市薄弱维度。可以基于城市应对洪涝灾害韧性框架模型得到的较薄 弱城市系统及城市流域水文模型得到的城市降雨过程中的积水风险较大区域进 行城市系统强化提升与城市流域水文的优化改进，提高城市应对洪涝灾害的能 力。

本发明通过构建城市应对洪涝灾害韧性模型和城市流域水文模型，结合历 史数据和未来预测数据，基于地理遥感信息对城市洪涝受灾区域进行识别和评 估。在洪涝未发生前期，评估城市应对洪涝灾害能力、风险和薄弱维度，可以 有针对性的通过改善城市社会、经济、环境、基础设施、组织、社区、人力资 本、政策8大维度的系统，提高城市应对洪涝灾害的能力；在洪涝发生时期， 通过地理遥感信息识别城市洪涝受灾区域，通过城市流域水文框架模型的分析， 物理性干预城市流域水文以解决城市洪涝灾害。本发明适用城市广泛，具有良 好的应用前景，不仅实现精确评估，还便于后续的预防和改进提升策略的制定，提高城市资源和资金的利用率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)：获取卫星遥感数据以及城市气象数据；

(B)：通过遥感数据信息和城市气象数据计算城市历年洪涝灾害发生区域及洪涝积水面积、积水深度；

(C)：根据步骤(B)获取的数据，一方面构建城市流域水文框架模型；另一方面，选取城市的各考量维度和各考量维度对应的要素，构建城市应对洪涝灾害韧性框架模型；

(D)：根据步骤(C)构建的城市应对洪涝灾害韧性框架模型，选取各要素的细分指标并进行量化，计算得出城市应对洪涝灾害韧性指数；

(E)：根据步骤(D)的结果，对城市各要素进行贡献分析，获取指数低于第一设定值的要素所对应的维度；

(F)：根据步骤(C)构建的城市流域水文框架模型计算出城市排水管道口的排水压力以及极限排水能力，计算得出城市各区域的积水风险；

(G)：根据城市各区域的积水风险，获取积水风险大于第二设定值的城市区域；

(H)：结合步骤(E)和步骤(G)的数据，评估城市降雨过程中的城市洪涝区域和城市薄弱维度。

2.根据权利要求1所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，选取城市的各考量维度包括经济韧性、组织韧性、环境韧性、社会韧性、社区韧性、人力资本韧性、基础设施韧性和政策韧性：

所述经济韧性对应的要素为城市经济量化指标，

所述组织韧性对应的要素为城市组织属性指标，

所述环境韧性对应的要素为城市环境属性指标，

所述社会韧性对应的要素为城市社会属性指标，

所述社区韧性对应的要素为城市社区相关指标，

所述人力资本韧性对应的要素为城市人力资本相关指标，

所述基础设施韧性对应的要素为城市基础设施相关指标，

所述政策韧性对应的要素为城市灾害政策属性指标。

3.根据权利要求2所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，

所述城市经济量化指标的细分指标包括GDP、人均GDP、规模以上企业的个数、失业率和产业结构；

所述城市组织属性指标的细分指标包括失业保险覆盖率和医疗保险覆盖率；

所述城市环境属性指标的细分指标包括建成区绿化覆盖率、人均绿地面积和城市人均耗水量；

所述城市社会属性指标的细分指标包括人口自然增长率、人口密度、65岁以上人口比重、14岁以下人口比重、互联网用户数、城市人均耗水量和每万人拥有公共汽车或电车数；

所述城市社区相关指标的细分指标包括防灾减灾社区的个数、公共管理和社会组织人员占比，卫生、社会保障和社会福利业人员占比；

所述城市人力资本相关指标的细分指标包括高中及以上教育人口数和文盲率；

所述城市基础设施相关指标的细分指标包括人均拥有道路面积、排水管道密度、建成区道路长度、排水管道长度和建成区道路面积；

所述城市灾害政策属性指标的细分指标包括政府财政支出。

4.根据权利要求3所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，对各要素的细分指标量化，公式如下：

式中，D_i是细分指标i的标准分值，X_i是细分指标i某一年的指标值，X_max是细分指标i的最大值，X_min是细分指标i的最小值；

城市应对洪涝灾害韧性指数A的计算公式如下：

式中，B_j表示第j个要素的指数，W_j表示第j个要素的权重；

其中，第j个要素的指数B_j的计算公式如下：

式中，T_i是细分指标i的权重，m是第j个要素包括的细分指标的个数。

5.根据权利要求1所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，基于遥感数据识别得出的城市下垫面性质、城市排水管道口分布、城市道路分布、数字高程模型构建城市流域水文框架模型。

6.根据权利要求5所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，构建城市流域水文框架模型的步骤包括：

6a)基于泰森多边形模型，将城市根据排水管道口分布位置及数量划分为N个区域，每个区域具有的特征为：

(1)每个区域内部仅含有一个城市排水管道口；

(2)每个区域中的点距离排水管道口距离最近；

6b)构建降雨过程中的每个区域的城市排水管道口的排水压力的模型：

式中：Y为N个区域中每个区域的城市排水管道口的排水压力，P为该区域单位面积降水量，S为该区域的面积，u为该区域的下垫面种类数，v_i为每种下垫面单位面积的雨水渗流速率，s_i为每种下垫面对应的面积，t为降雨的持续时间。

7.根据权利要求6所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，利用Arcgis工具，结合城市排水管道口分布、城市道路分布数据以及数字高程模型对降雨过程中的城市排水管道排水情况进行模拟，得出城市各排水管道口的极限排水能力K。

8.根据权利要求7所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，城市各排水管道口的极限排水能力K的具体计算过程如下：

(1)根据排水管网中排水管道端点处的高程差及端点之间的距离，高程差数据，确定排水管网局部排水方向，确定每个排水管道的理论极限排水速率，其中：

排水方向由高点到低点；

各排水管道的理论极限排水速率为：

其中，V_排为排水管道的理论极限排水速率，ρ_雨水为雨水的密度值，g为重力加速度，取值为9.8N/kg，πR²为排水管道面积，|DEM2-DEM1|为两个端点间的高程差，|L₂-L₁|为两端点的距离，n为管道内壁的阻力常数，ξ₁为扰动因素修正系数；

(2)根据城市中的排水管道井口位置数据，及对应的道路网络数据，利用GIS技术模拟下水管道支管网络分布图；

(3)根据遥感所得地形数据、城市建筑物位置信息，利用GIS技术及分布式管道分布数据库和集中式排水管道分布数据库，模拟城市中排水管道系统中的主管道的位置及流向；

(4)根据遥感所得城市中的整体地势及河流数据，市镇部门所提供的城市排水口数据、利用GIS技术，模拟城市排水管道系统中主干管的位置及流向；

(5)根据步骤(2)、(3)、(4)所得城市主管道、主干管位置及流向以及下水管道支管网络分布图建立城市管网模型；

(6)将各个管道的理论极限排水速率输入到所建立的城市管网模型中，得出各管道口实际极限排水速率，根据各管道口实际极限排水速率计算各管道口极限排水能力值K，极限排水能力值K的具体计算公式为：

其中，K为管道口的极限排水能力值，V_排2为管道口所对应的实际极限排水速率，

为管道口的截面面积，T为管道口保持极限排水速率的时间。

9.根据权利要求8所述的一种基于城市韧性与城市流域水文模型的城市洪涝评估方法，其特征在于，积水风险F的计算公式如下：

F＝Y-K (7)

将积水风险F与计算得到的城市洪涝灾害区域进行校验，将N个区域数据进行对比分析，得到城市降雨过程中积水风险大于第二设定值的城市区域。

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