No Risk = Hazard Vulnerability 4 Risk = Probability Consequences Dong 12 Occurrence Loss Exceedance Probability OEP Aggregat

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1 JOURNAL OF BASIC SCIENCE AND ENGINEERING Vol 22 No 5 October doi /j issn P954 A / OEP AEP OEP AEP AEP YB DFG juan du@ bnu edu cn spj@ bnu edu cn

2 No Risk = Hazard Vulnerability 4 Risk = Probability Consequences Dong 12 Occurrence Loss Exceedance Probability OEP Aggregate Loss Exceedance Probability AEP OEP OEP Probable Maximum Loss PML AEP AEP n λ i L OEP F L max > l k = F max L 1 L 2 L n > l k = 1 - P L < l k 1 P L < l k l k L max = max L 1 L 2 L n L max OEP n L max l k

3 918 Vol 22 AEP Dong 12 AEP F L A > l k n = F L 1 + L L n > l k = 1 - P L < l k 2 L A = L 1 + L L n L A AEP n l k 1 2 OEP AEP 1 1 Table 1 Rainstorm flood event table /t /mm /t 1 v 1 w 1 z 1 λ 1 L 1 2 v 2 w 2 z 2 λ 2 L 2 N v n w n z n λ n L n 1 3 OEP AEP OEP AEP X P X = k = λk e -λ k k = k = 0P X = 0 = e - λ P = P X > 0 = 1 - P 0 = 1 - e - λ λ λ = - ln 1 - P x R n 1 f x μ σ = σ 槡 2πlnx e - lnx-μ 2 2σ 2 4

4 No M OEP AEP Fig 1 1 OEP AEP Flowchart of calculating OEP and AEP based on Monte Carlo simulation

5 920 Vol 22 λ i 3 2 Table 2 14 Annual flood frequency of 14 cities in Hunan Province λ i h mm mm 250mm Table 3 3 Classification of rainfall by meteorological office 24h /mm h > 25mm mm DY mm BY

6 No mm DBY 3 DY P total P total 50mm DYⅠ50mm < P total 200mm DYⅡP total > 200mm DYⅢ BY P total 100mm BYⅠ100mm < P total 200mm BYⅡP total > 200mm BYⅢ DBY P total 200mm DBYⅠ200mm < P total 300mm BYⅡP total > 300mm BYⅢ ARENA Gamma Normal Weibull Beta Table 4 Square error of Gamma Normal Weibull and Beta distribution fitting Gamma Normal Weibull Beta DYⅠ DYⅡ DYⅢ BYⅠ BYⅡ BYⅢ DBYⅠ DBYⅡ DBYⅢ

7 922 Vol OEP AEP OEP AEP 2 1% 200% AEP Table 5 5 AEP OEP The comparison of AEP and OEP of Changsha City A / B / A-B /B 100 /% AEP

8 No 5 923

9 924 Vol 22 Fig 3 3 Direct loss risk distribution map of rainstrom flood in Hunan Province AAFL 18 AAFL AAFL = Δ f i D i Δ f i D i

10 No Table 6 6 Average annual flood loss of 14 cities in Hunan Province / / OEP AEP 14 OEP AEP 1% 200% AEP J Xu Shiyuan Wang Jun Shi Chun et al Research of the natural disaster risk on coastal cities J ACTA Geographic Sinica J Yin Zhan'e Xu Shiyuan Yin Jie et al Small-scale based scenario modeling and disaster risk assessment of urban rainstorm water-logging J Acta Geographica Sinica

11 926 Vol 22 3 J He Chuan Liu Gongzhi Ren Zhigang et al Comparative analysis of several worldwide disaster risk assessment models J Journal of Safety Science and Technology Wisner B Blaikie P Cannon T et al At risk Natural hazards people's vulnerability and disasters 2nd ed M London Routledge Schneider S H Kuntz-Duriseti K Uncertainty and climate change policy M Schneider S H Rosencranz A Niles J-O Climate change policy A survey Washington D C Island Press J Shi Peijun Theory and practice on disaster system research in a fourth time J Journal of Natural Disasters D 2010 Du Juan Integrated flood risk assessment and risk governance in Hunan Province D Beijing Beijing Normal University J Chen Xiang Assessment and management of rainstorm-flood hazard risk in Fujian Province J Research of Soil and Water Conservation J Du Juan He Fei Shi Peijun Integrated flood risk assessment of Xiangjiang river basin in China J Journal of Natural Disaster Tran P Shaw R Chantry G et al GIS and local knowledge in disaster management A case study of flood risk mapping in Viet Nam J Disasters J Shi Xing Huang Chongfu A preliminary study on insurability of natural disaster risk J Journal of Basic Science and Engineering Dong W M Building a more profitable portfolio Modern portfolio theory with application to catastrophe insurance M London Reactions Publishing Group Hsu W K Huang P C Chang C C et al An integrated flood risk assessment model for property insurance industry in Taiwan J Natural Hazards Shaw D Huang H Ho M Modeling flood loss and risk perception the case of Typhoon Nari in Taipei R The Fifth Annual IIASA-DPRI Forum on Integrated Disaster Risk Management Innovations in Science and Policy Beijing D 2004 Luo Yilun A Benefit-cost analysis of flood mitigation strategies in Keelung River Basin D Taiwan Master Dissertation of Taipei University M 1999 Wang Xiaozhong Floods in Hunan Province and prevention M Changsha Hunan People's Publishing House R 2007 Wang Yi Analysis of property insurance catastrophes in China 2006 R Beijing China Financial and Economic Publishing House Hardison C H Jennings M E Bias in computed flood risk J Journal of the Hydraulics Division

12 No A Probabilistic Approach of Assessing Rainstorm-induced Flood Loss Risk Based on Historical Event Records Case Study in Hunan Province China DU Juan 1 2 WANG Ming 2 3 SHI Peijun Key Laboratory of Environmental Change and Natural disaster Ministry of Education of China Beijing Normal University Beijing China 2 Academy of Disaster Reduction and Emergency Management Ministry of Civil Affairs & Ministry of Education P R China Beijing China 3 State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resources Ecology Beijing Normal University Beijing China Abstract The economic losses caused by rainstorm floods are tremendous every year in China Flood risk is increasingly being recognized as a concern in both government and insurance company This article employs the probabilistic model to assess the risk of direct economic losses caused by rainstorm floods in Hunan province based on historical event records from 1978 to 2007 The Monte Carlo simulation is carried out to generate the flood event table and develop exceedance probability curves for flood losses including Occurrence Loss Exceedance Probability OEP and Aggregate Loss Exceedance Probability AEP curves The article finally utilizes these curves to calculate the Probable Maximum Loss PML and Total Losses at different return periods and to estimate Average Annual Loss AAL of every city in Hunan province The study reveals that the intensity of hazards is not necessarily proportional to the magnitude of disasters AEP curves can provide more accurate information for flood-prone areas Meanwhile the results indicate that the spatial distribution of flood losses is nonuniform at different return periods For the 1000-year return period Yiyang will become the highest risk city of flood losses for the 100-year return period Huaihua and Chenzhou will have largest losses among all cities the total losses will both exceed 6 billion RMB for the 50-year and 10-year return periods Huaihua will remain the highest risk city of flood losses Conversely Zhangjiajie is the city of lightest economic losses at various risk levels The assessment results are the data foundation for risk mapping It can be used as a reference for policy-makers to make effective flood risk management plan It could also serve the insurance industry for business development strategies Keywords flood disaster direct economic losses exceedance probability risk assessment Hunan province 2

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