CN113128811A - 一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法及系统，评估方法包括步骤：将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；利用可拓物元模型建立物元评价等级；对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估；本发明能够实现对电网系统有重大影响的地质灾害进行分析，综合强降水、地理信息等致灾因子，采用可拓物元模型建模进行风险评价研究，得到目标电网系统的地质灾害的风险区划等级评价。

Description

一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法及系统

技术领域

本发明属于地质灾害风险评估的技术领域，具体涉及一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法及系统。

背景技术

电网防灾减灾工作牵涉到电力、气象、地质、海洋等多学科专业知识，以及网络通信、计算机、GIS、数据库、信息处理、行政管理、灾害学等综合应用的多学科集成技术应用，对信息集成、管理应用有较高的技术要求，其中，强降水是各类自然灾害中影响范围最广、发生频率最高的，与其相关的洪涝、地质灾害等次生灾害严重威胁电网安全生产，因而成为电网防灾的重点。

为有效降低强降水及其引发地质灾害造成的电网安全风险，国内外都进行了多方面的研究，强降水诱发地质灾害的研究作为电网防灾减灾的重要组成部分，是对现有救灾防灾资源进行科学合理调配的重要参考依据。

目前针对强降水诱发地质灾害在电力行业的影响研究尚处于初级阶段，由于降水分布一般存在的离散化特点、地质条件复杂等因素影响，基于强降水的电网地质灾害风险等级区划主要存在以下问题：(1)、地质灾害的种类繁多，如滑坡、泥石流等灾害的诱发因子不尽相同，将这些地质灾害笼统的进行统一的分析存在灾害诱发的物理意义不清晰、针对性不强的缺点；(2)、大多应急指挥系统从因子到对电网的具体影响的决策流程研究尚不清晰，应急响应等级判断措施不科学，导致目前电网防灾决策无法科学响应外部环境，尤其是天气、灾害因素等对于输变电设备的影响缺乏针对性。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够实现对电网系统有重大影响的地质灾害进行分析，综合强降水、地理信息等致灾因子，采用可拓物元模型建模进行风险评价研究的电网系统地质灾害风险评估方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，包括：S101、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；S102、选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；S103、统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；S104、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；S105、利用可拓物元模型建立物元评价等级；S106、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

优选地，所述利用可拓物元模型建立物元评价等级，具体包括：S1051、根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；S1052、计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

进一步地，所述根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元，具体包括：

S10511、确定经典域，即各评定等级关于对应因子的取值范围：

式(1)中，N_oj表示所划分的第j个评定等级，c_i表示评定等级N_oj的第i个特征，X_oji是N_oj关于第i个特征c_i所规定的量值范围；

S10512、确定节域，即确定物元评价模型中各个因子的节域：

式(2)中，p表示质量等级的全体，X_pi为p关于c_i的取值范围。

S10513、确定待评价物元，即将分析所得数量值结果用物元表示：

式(3)中，p_o表示待评对象，X_i为p_o关于c_i的量值，即待评价产品检测或分析所得的具体数值。

进一步地，所述计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度，具体包括：

S10521、计算关联度函数，即对待评价对象各个特征计算对各等级的关联函数：

式(4)中，

x_o＝[b-a]，x_p＝[A-B]，且，

|x_o|＝|b-a|；

S10522、确定权重系数，计算隶属程度，即确定各个特征的权重系数λ₁，λ₂，L L，λ_n，计算K_j(x)值：

式(5)中，K_j(x)表示待评价的对象关于等级j的关联度。

优选地，所述对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估，即与相应的区划等级关联度最大的区间即为待评价网格单元的最终区划等级：

K_jo＝max(K_j(x)) (6)

相应地，一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，其特征在于：包括：划分单元、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；选取单元、用于选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；第一统计单元、用于统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；第二统计单元、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；评价等级建立单元、利用可拓物元模型建立物元评价等级；评价单元、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

优选地，所述评价等级建立单元，具体包括：第一计算单元：根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；第二计算单元：计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

优选地，还包括：获取单元：用于获取待测地区历史发生的地质灾害数据。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法及系统，能够实现对电网系统有重大影响的地质灾害进行分析，综合强降水、地理信息等致灾因子，采用可拓物元模型建模进行风险评价研究，得到目标电网系统的地质灾害的风险区划等级评价，为电网系统的灾害防御及治理提供了准确、全面且可靠地数据依据，提高了对配电网的灾害防御及治理效率，进而提高了电网系统的安全性及运行可靠性，本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例一提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法的流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图；

图6为地质灾害(滑坡)在地形高差中分布数量及分布概率；

图中：101为划分单元，102为选取单元，103为第一统计单元，104为第二统计单元，105为评价等级建立单元，1051为第一计算单元，1052为第二计算单元，106为评价单元，107为获取单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法的流程示意图，如图1所示，一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，包括：

S101、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；

S102、选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；

S103、统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；

S104、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；

S105、利用可拓物元模型建立物元评价等级；

S106、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

具体地，将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域，选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子，统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布规律，利用信息量法确定各因子区间所对应的的地质灾害发生概率，再利用可拓物元模型建立物元评价等级，在各个网格区域内开展地质灾害风险的评价分析，随后，按照各因子所对应的地质灾害发生概率所处区间进行等级划分，分别对应地质灾害发生的等级：五级，对应概率为0.8－1；四级，对应概率0.6－0.8；三级，对应概率为0.4－0.6；二级，对应概率为0.2－0.4；一级，对应概率为0－0.2。本实施例可实现对电网系统有重大影响的地质灾害进行分析，综合强降水、地理信息等致灾因子，采用可拓物元模型建模进行风险评价研究，得到目标电网系统的地质灾害的风险区划等级评价，为电网系统的灾害防御及治理提供了准确、全面且可靠地数据依据，提高了对配电网的灾害防御及治理效率，进而提高了电网系统的安全性及运行可靠性，本实施例提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

图2为本发明实施例二提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法的流程示意图，如图2所示，所述利用可拓物元模型建立物元评价等级，具体包括：

S1051、根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；

S1052、计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

具体地，所述根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元，具体包括：

S10511、确定经典域，即各评定等级关于对应因子的取值范围：

式(1)中，N_oj表示所划分的第j个评定等级，c_i表示评定等级N_oj的第i个特征，X_oji是N_oj关于第i个特征c_i所规定的量值范围；

S10512、确定节域，即确定物元评价模型中各个因子的节域：

式(2)中，p表示质量等级的全体，X_pi为p关于c_i的取值范围。

S10513、确定待评价物元，即将分析所得数量值结果用物元表示：

式(3)中，p_o表示待评对象，X_i为p_o关于c_i的量值，即待评价产品检测或分析所得的具体数值。

具体地，所述计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度，具体包括：

S10521、计算关联度函数，即对待评价对象各个特征计算对各等级的关联函数：

式(4)中，

x_o＝[b-a]，x_p＝[A-B]，且，

|x_o|＝|b-a|；

S10522、确定权重系数，计算隶属程度，即确定各个特征的权重系数λ₁，λ₂，L L，λ_n，计算K_j(x)值：

式(5)中，K_j(x)表示待评价的对象关于等级j的关联度。

进一步地，所述对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估，即与相应的区划等级关联度最大的区间即为待评价网格单元的最终区划等级：

K_jo＝max(K_j(x)) (6)

以某地区为例进行说明，假设该地区的主要影响因子包括地形高差、地层岩性、断层密度、土地利用指数、年降水量和降水年内变差，通过对该地区历史上3950处地质灾害个例资料，采用统计方法对地形高差、地层岩性、断层密度、土地利用指数等地理信息进行统计分析，并对该地区历史降水气候数据进行统计分析，得到各个因子在不同区间发生的概率，再统计各个子区间在该地区内的分布频次，最终确定该地区历史地质灾害在全部划分区间内的分布概率密度，并与地质灾害发生等级的概率进行对应，得到每个因子对应地质灾害发生概率等级的划分区间；综合地形高差、地层岩性、断层密度、土地利用指数、年平均降水量和降水年内变差的统计数据分析，采用可拓学理论中的物元分析方法，确定五个关联等级的划分区间，建立可拓的物元评价模型，对该地区地质灾害等级进行整体评估；

具体地，利用GIS工具，将该地区中网格单元的地形高差进行分类，分类间隔为50米，统计3900余条地质灾害历史个例在不同的地形高差范围内出现的频次，同时统计不同的地形高差在该地区内出现的频次，从而计算出不同的地形高差内出现地质灾害的相对概率，图6为地质灾害(滑坡)在地形高差中分布数量及分布概率，如图6所示，从滑坡分布数量上可见，地质灾害在不同高差分布的条数呈一种单偏峰分布，大多数分布在相对高度为200到950m的统计单元中，占地质灾害总数的97％以上；从概率分布图上可见，在相对高差500m内，地质灾害发生的概率逐渐增大，也就是说在相对高差越大的网格单元里越适合地质灾害的发育。但在相对高差为550m到950m之间时，地质灾害出现的概率相差不大，相对高差在1100m到1350m间，地质灾害发育的概率逐渐减小。之后有三个奇异值，在1450m、1600m、1800m处地质灾害发育的概率异常偏大，由此确定该地区地形高差与地质灾害发生的风险的大小区间，如表1所示。

表1地形高差区间划分与地质灾害概率对应关系表

同理可以得到该地区地层岩性、断层密度、土地利用指数的区间划分与地质灾害发生概率之间的对应关系，如表2所示。

表2地质因子区间划分与地质灾害概率对应关系表

进一步地，对该地区40年历史降水数据的统计分析，并将降水分布通过插值方式变换到3km×3km的网格区域中，因为降水与地质灾害的分布密切相关，降水越大的地方，地质灾害往往发生的概率越高，该地区年降水量及降水年内变差与地质灾害发生次数进行统计分析并划分其等级区间，降水因子区间划分与地质灾害概率对应关系表如表3所示。

表3.降水因子区间划分与地质灾害概率对应关系表

最终，确定该地区地质灾害气象风险等级区划的六个因子的区间划分与相对应的地质灾害等级的对应关系，通过对上述六个因子的分析，与地质灾害发生概率进行了关联，随后建立可拓物元模型对该地区地质灾害进行风险区划研究。所述可拓物元模型是指给定事物名称N，它关于特征c的量值为v，以有序三元组：R＝(事物，特征，量值)＝(N，c，v)，作为描述事物的基本单元，以上述地区为例进行说明，N指该地区地质灾害风险区划，特征C是指根据与地质灾害发生相关联的各个因子(地形高差、地层岩性、断层密度、土地利用指数、年降水量和降水年内变差)，度量值v是指不同的因子对应的不同的取值区间；一个事物有多个特征，如果事物N以n个特征c₁，c₂，……，c_n和其对应的量值v₁，v₂，……，v_n描述，如表4、表5所示，表4为地质灾害风险区划评价各物元因子的经典域，表5为地质灾害风险区划评价物元各因子的节域。

表4地质灾害风险区划评价各物元因子的经典域

表5.地质灾害风险区划评价物元各因子的节域

该地区根据层次分析法和专家打分，将六个因子的权重如表6所示：

表6地质灾害风险区划评价物元各因子权重划分

经上计算，得到该地区地质灾害风险区划评估数据。

图3为本发明实施例一提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图，如图3所示，一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，包括：

划分单元101、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；

选取单元102、选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；

第一统计单元103、统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；

第二统计单元104、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；

评价等级建立单元105、利用可拓物元模型建立物元评价等级；

评价单元106、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

图4为本发明实施例二提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图，如图4所示，在实施例一的基础上，所述评价等级建立单元105，具体包括：

第一计算单元1051：根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；

第二计算单元1052：计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

图5为本发明实施例三提供的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统的流程示意图，如图5所示，在实施例二的基础上，所述一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，还包括获取单元107：用于获取待测地区历史发生的地质灾害数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：包括：

S101、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；

S102、选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；

S103、统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；

S104、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；

S105、利用可拓物元模型建立物元评价等级；

S106、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：按照各因子所对应的地质灾害发生概率所处区间进行等级划分，分别对应地质灾害风险等级：五级(0.8－1)、四级(0.6－0.8)、三级(0.4－0.6)、二级(0.2－0.4)、一级(0－0.2)。

3.根据权利要求1所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：所述地质因子包括地形高差、地层岩性、断层密度和土地利用指数；所述降水因子包括年平均降水量和降水年内变差。

4.根据权利要求1所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：所述利用可拓物元模型建立物元评价等级，具体包括：

S1051、根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；

S1052、计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

5.根据权利要求4所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：所述根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元，具体包括：

S10511、确定经典域，即各评定等级关于对应因子的取值范围：

式(1)中，N_oj表示所划分的第j个评定等级，c_i表示评定等级N_oj的第i个特征，X_oji是N_oj关于第i个特征c_i所规定的量值范围；

S10512、确定节域，即确定物元评价模型中各个因子的节域：

式(2)中，p表示质量等级的全体，X_pi为p关于c_i的取值范围。

S10513、确定待评价物元，即将分析所得数量值结果用物元表示：

式(3)中，p_o表示待评对象，X_i为p_o关于c_i的量值，即待评价产品检测或分析所得的具体数值。

6.根据权利要求4所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：所述计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度，具体包括：

S10521、计算关联度函数，即对待评价对象各个特征计算对各等级的关联函数：

式(4)中，

x_o＝[b-a]，x_p＝[A-B]，且，

|x_o|＝|b-a|；

S10522、确定权重系数，计算隶属程度，即确定各个特征的权重系数λ₁，λ₂，L L，λ_n，计算K_j(x)值：

式(5)中，K_j(x)表示待评价的对象关于等级j的关联度。

7.根据权利要求1所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估方法，其特征在于：所述对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估，即与相应的区划等级关联度最大的区间即为待评价网格单元的最终区划等级：

K_jo＝max(K_j(x)) (6)。

8.一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，其特征在于：包括：

划分单元(101)、将待测地区划分成多个3km×3km的网格区域；

选取单元(102)、用于选取与地质灾害发生相关性较高的因子，包括降水因子和地质因子；

第一统计单元(103)、用于统计历史发生的地质灾害在各因子内的分布概率；

第二统计单元(104)、将各因子进行区间划分，利用信息量法确定历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率及风险等级；

评价等级建立单元(105)、利用可拓物元模型建立物元评价等级；

评价单元(106)、对待测地区地质灾害风险等级进行整体评估。

9.根据权利要求8所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，其特征在于：所述评价等级建立单元(105)，具体包括：

第一计算单元(1051)：根据历史发生的地质灾害在各因子区间内的分布概率，建立经典域、节域和待评价物元；

第二计算单元(1052)：计算关联度函数，确定权重系数，计算隶属程度。

10.根据权利要求8所述的一种基于强降水的电网系统地质灾害风险评估系统，其特征在于：还包括：

获取单元(107)：用于获取待测地区历史发生的地质灾害数据。

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