溃坝应急预案本体模型及其进化机制研究

Dam break emergency response plan is the most important and effective non-engineering measures to control the risk of reservoir dam. Current dam break emergency response plan is mainly in the form of static carrier which is not convenient for information management of emergencies and the scientific, practical and operational aspects of the plan are unable to adapt to the need of rapid processing of emergencies. This project intends to study the composition structure, causing factor and variation characteristic of dam break emergency response plan,, and re-understands dam break emergency response plan in ontological perspective. First of all, based on the full-series and full-factor of databases national reservoir dam foundation data, danger, reinforcement, and dam break, this project extracts the data classes with dynamic properties, analyzes the mutual feedback mechanism between emergencies and dam breaks, and excavates the mutagenesis factors that cause the dynamic effects of the plan. Secondly, the organic dissection and logic are given to the dam break emergency response plan, and a comprehensive intersection ontology modeling method is adopted to construct the exclusive ontology model of the dam break emergency response plan. Finally, this project analyzes the sensitivity feedback of mutagenesis factors by ontology model, studies on evolution mechanism of the ontology model for dam break emergency response plan, explores its multi-dimensional evolutionary behavioral characteristics on time scales, and designs the algorithm for the evolution of the plan, providing theoretical basis and research foundation for the research on dynamic and intelligent for dam break emergency response plan.

溃坝应急预案是控制水库大坝风险最重要、最有效的非工程措施。现行的溃坝应急预案主要为静态载体形式，不便于对突发事件进行信息化管理，且预案的科学性、实用性、可操作性等方面已无法适应快速处理突发事件的需求。本项目拟以溃坝应急预案的组成结构、致变诱因、变化特性为研究对象，以本体论视角重新认识溃坝应急预案。首先，基于全国水库大坝基础数据以及病险、除险加固与溃坝等四大类、全系列、全要素数据库，抽取具有动态属性的数据类，分析突发事件与溃坝的互馈机制，挖掘导致预案产生动态效应的致变因子。其次，对溃坝应急预案进行有机剥离与逻辑赋予，采用综合交叉式本体建模方法，构建溃坝应急预案的专属本体模型。最后，通过本体模型对致变因子进行敏感性反馈分析，研究溃坝应急预案本体模型进化机制，探索溃坝应急预案本体模型时空尺度下的多维度进化行为特征，并对预案进化过程进行算法设计，为溃坝应急预案动态化、智能化提供理论依据。

水库大坝是国家重要基础设施之一，在发挥功能效益的同时，其本身对下游也构成潜在威胁，一旦溃坝将给公众生命财产带来灾难性损失，国内外均有惨痛教训。随着全球气候变化，极端自然灾害事件频发，水库大坝安全运行面临新的挑战，突发事件应急管理的重要性进一步彰显。项目通过对国内外应急预案智能管理研究现状与发展趋势分析，建立了一种溃坝应急预案本体模型构建及其迭代进化的方法。首先，采用分类学方法识别出应急撤离、应急资源管理与降雨及入库洪水、溃坝型式及溃口流量、洪水过程等主观和客观两大类溃坝应急不确定性因素即致变因子，分析了溃坝应急不确定性在空间维度和时间维度上表现出相对性与动态性的特征；其次，针对溃坝应急预案涉及的突发事件预测和预警、溃坝洪水分析、应急调度、应急抢险、应急转移、突发事件后果评价等关键环节，进行知识形式化、有机剥离与逻辑赋予，构建了具有多层次结构的溃坝应急预案专属本体模型；然后，通过本体进化策略分析溃坝应急不确定性的反馈机制，将领域本体模型转化为矩阵形式，基于矩阵运算规则提出了适用于不同本体概念数的进化算法，搭建了溃坝应急预案本体模型进化框架。最后，以溃坝应急洪水演进信息快速获取为需求导向，设计了溃坝应急智能化模拟系统。.本项目在国内外重要期刊和会议发表研究论文8篇，其中SCI检索论文3篇，EI索论文1篇。参加国际学术会议1次，申请专利2项，获得软件著作权2项，协助培养博士研究生1名、硕士研究生2名。项目资助执行期间特别注重与本项目相关的学术交流、人才培养、典型成果等，完成了预期目标。本研究成果对提高水库大坝风险应对能力及促进国家应急管理信息化发展具有重要理论和实际意义。