基于三维洪水演进模拟的溃堤洪水保险研究

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1、基于三维洪水演进模拟的溃堤洪水保险研究StudyonEmbankment-breakFloodInsuranceBasedon3DFloodRoutingSimulation一级学科管理科学与工程学科专业工程管理作者姓名郭伟萍指导教师钟登华教授天津大学建筑工程学院2013年11月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

2、究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要洪水灾害是人类社会面临的主要自然灾害之一，全世界洪水灾害造成的损失占各种自然灾

3、害总损失比例高达40％。我国是世界上洪水灾害最为频发的国家之一，每年由于洪涝灾害造成的经济损失不断攀升，严重影响了经济发展和社会稳定。洪水保险作为一项重要的行之有效的洪灾风险管理手段，溃堤洪水保险定价系统研究对于防洪减灾具有十分重要的理论与现实意义。因此，如何实现对溃堤洪水保险的定价，以及如何实现对溃堤洪水巨灾债券的定价，成为亟待解决的问题。本文基于洪水三维演进数值模拟手段，在缺乏历史统计数据的条件下开展堤防洪水风险管理研究，旨在为缺乏堤防洪水历史统计数据情况下的堤防洪水保险定价及巨灾债券定价提供科学依据，取得的主要成果如下：

4、（1）通过对溃堤灾害特征的分析，对填方渠道进行了风险识别；通过渠堤风险率与渠道等级之间的关系，建立了渠堤溃决的阈值模型。以某长距离调水工程填方渠道为例进行了风险识别与溃堤阈值研究，结合专家经验法计算溃堤概率并应用所构建的溃堤阈值模型，实现了渠道安全的定性评估与风险率定量计算之间的衔接，为渠道的安全运行提供了依据。（2）基于VOF（VolumeofFluid）法建立了水气两相流的三维堤坝溃决洪水演进湍流模型，通过堤坝溃决洪水三维演进计算获得堤防洪水灾害损失计算所需的基本水力学要数，为堤防洪水灾害损失、堤防洪水保险定价和洪水巨灾债

5、券定价研究提供基础数据。（3）对我国开展洪水保险的时机、方式、体制、模式等方面进行研究，建立了基于三维洪水演进数值模拟的洪水保险的期望效用模型；洪灾损失期望值计算方法；洪水风险附加费率采用CAPM（CapitalAssetPricingModel）模型确定。所建立模型实用性强，基于三维洪水演进模拟，解决了在缺乏堤防洪水历史统计数据情况下的堤防洪水保险定价问题，为我国溃堤洪水保险定价提出了一种新的研究思路。（4）在对比分析了风险定价中常用的LFC模型、Wang两因素模型和Christofides模型等三种典型的巨灾债券定价模型的

6、基础上，建立基于现金流量折现法DCF（DiscountedCashFlow）的巨灾债券定价模型，并将其应用于堤防洪水巨灾债券定价中。在缺乏堤防洪水历史统计数据的情况下，为我国堤防洪水风险管理研究提出了一种新思路。关键词：洪水保险；巨灾债券；溃堤洪水三维数值模拟；DiscountedCashFlow（DCF）；CapitalAssetPricingModel（CAPM）ABSTRACTFloodisoneofthemajornaturaldisastersforhumanbeings,inthetotallossesofnatu

7、raldisasters,40%lossesarecausedbytheflood.Ourcountryisoneoftheareainwhichtheflooddisasterhappensmostfrequently.Theeconomicdevelopmentandsocialstabilityareseriouslyaffectedbytheflooddisastersinceeconomiclossescausedbyflooddisasteraregrowingbyyears.Thefloodinsuranceis

8、oneofthemostpracticalmeasuresforfloodriskmanagement,thestudyoninsuranceevaluationtotheembankment-breakfloodhasgreattheoreticalandpractical