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申请/专利权人：福建中锐网络股份有限公司

摘要：本发明提出一种基于混合模型的流域洪涝灾害预案方法，包括水位预测模型训练、模型应用和预案寻优；所述预案方法在模型应用过程中构造构造流域洪涝灾害危险系数，并基于流域水位预测模型计算该系数，流域洪涝灾害危险系数的构造过程进行承灾体易损性分析时，采用流域每个测点附近的人口密度和土地利用类型作为评价指标，其中土地利用类型使用专家评分法确定每种土地利用类型的权重；本发明能实现流域洪涝灾害危险系数的最小化，输出最优且差异较大的多个预案。

主权项：1.一种基于混合模型的流域洪涝灾害预案方法，其特征在于：包括水位预测模型训练、模型应用和预案寻优；所述预案方法在模型应用过程中构造洪涝灾害危险系数，并基于水位预测模型计算该系数，洪涝灾害危险系数的构造过程进行承灾体易损性分析时，采用流域每个测点附近的人口密度和土地利用类型作为评价指标，其中土地利用类型使用专家评分法确定每种土地利用类型的权重；每个测点的承灾体易损性构造方式以公式表述如下： 其中Ak指的是测点k对应的承灾体易损性，pk为测点k附近的人口密度，Lk为测点k附近的土地利用类型综合评分，是测点k对应的人口密度权重系数，是测点k对应的土地利用类型综合评分权重系数，该系数需要组织专家评估；当测点水位大于警戒水位时，使用每个测点未来n个预测水位和承灾体易损性，计算洪涝灾害危险系数，公式为： 其中，qk为测点k的洪涝灾害危险系数，为测点k未来i个监测间隔时间的预测水位，Ak为测点k的承灾体易损性，FHCORB为流域的洪涝灾害危险系数，为测点k在监测间隔时间i的权重参数，用于增加模型灵活度；θk为测点k的洪涝灾害危险权重系数，也是用于增加模型灵活度，用于专家调整，m为测点数量，通过m个测点数量来评估流域的洪涝灾害危险系数；在预案寻优时，使用粒子群算法，设定粒子寻优参数为每个水坝和水闸的泄洪量，即粒子位置代表每个测点的未来n个时刻泄洪量，目标函数为最小化洪涝灾害危险系数，在迭代次数内搜寻使目标函数最小的泄洪量组合；在原始粒子群算法中，添加了备选方案库，来为提供更多的预案进行参考，基于欧几里得距离构造惩罚因子，使粒子群算法能够输出更多具有粒子差异的预案，具体步骤如下：步骤S1:初始化粒子泄洪量位置为当前泄洪量的值，即不调整泄洪量的值，初始化粒子速度为泄洪量可调控大小内的随机数，即泄洪量最小为0，最大为max时，粒子的速度为-max～max范围内的随机数；步骤S2：将粒子的泄洪量参数输入水位预测模型，计算洪涝灾害危险系数；步骤S3：判断步骤S2计算出的洪涝灾害危险系数是否小于n乘以种群历史最小值，其中n控制最终输出的备选预案中的洪涝灾害危险系数下限，即备选预案中的洪涝灾害危险系数不大于种群最优洪涝灾害危险系数的n倍，n取值为1.1～1.5；若为是，执行步骤S4,若为否，执行步骤S5；步骤S4：将步骤S2粒子位置与其对应的洪涝灾害危险系数添加到备选方案中；将种群最优也放入备选方案，在后续步骤S11中删除与种群最优一致的备选方案；步骤S5：判断步骤S2计算出的洪涝灾害危险系数是否为该粒子历史最小值，若为是，执行步骤S6，若为否，执行步骤S10；步骤S6：更新该粒子个体最优位置和个体最优洪涝灾害危险系数为步骤S2的粒子位置与其对应的洪涝灾害危险系数；步骤S7：判断步骤S2计算出的洪涝灾害危险系数是否为该种群历史最小值，若为是，执行步骤S8，若为否，执行步骤S10；步骤S8：更新种群最优位置和最小洪涝灾害危险系数为步骤S2的粒子位置与其对应的洪涝灾害危险系数；步骤S9：删除洪涝灾害危险系数大于n乘以种群历史最小值的备选方案；步骤S10：判断是否达到终止条件，终止条件为是否达到最大迭代次数，若为是，执行步骤S11，若为否，执行步骤S10-1；或根据实际需求，在最小洪涝灾害危险系数低于某个值即终止；步骤S10-1：按照公式更新粒子的位置和速度：粒子速度更新函数为：vi＝ω×vi+c1×rand×pbesti-xi+c2×rand×gbesti-xi公式七；其中ω为惯性权重，c1为个体学习因子，c2为群体学习因子，rand为[0，1之间的随机数，pbesti为粒子的历史最优位置，gbesti为种群的历史最优位置，xi为粒子当前位置；粒子位置更新函数为：xi＝xi+vi公式八；ω为非负数，较大时，全局寻优能力强，较小时，全局寻优能力弱，局部寻优能力强；令其初始值较大，提升全局寻优能力，随着迭代次数的增加，ω逐渐减小，提高局部寻优能力；本步骤中，令当前惯性权重为ωi，最大惯性权重为ωmax，最小惯性权重为ωmin，当前迭代次数为iter，最大迭代次数为itermax，则当前惯性权重表示为： 学习因子c1、c2取2，确保c1×rand与c2×rand的期望值为1；然后执行步骤S2；步骤S11：删除与种群历史最优位置一致的备选方案；步骤S12：将备选方案的洪涝灾害危险系数带入惩罚因子，计算惩罚函数值并排序，输出惩罚函数值最小的n个备选方案；满足条件的备选方案不足n则输出所有备选方案；惩罚因子计算方式如下： 其中C为惩罚因子，xi为粒子的第i个泄洪量的位置，x′i为种群最优粒子的第i个泄洪量的位置，为第i个泄洪量的最大值，为第i个泄洪量的最小值，最小值为0；惩罚函数值计算方式如下：V＝1+θ×CFHCORB公式十一；其中V为惩罚函数值，θ为惩罚力度，其值越大，输出的备选预案与最优泄洪量组合差异越大，相应的洪涝灾害危险系数也会越大，C为惩罚因子；步骤S13：输出最优方案与满足条件的备选方案的洪涝灾害危险系数与对应的泄洪量组合。

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