新疆不同区域洪灾受灾面积变化趋势及多尺度分析

选用新疆1950-2006 年84 个县2038 份洪水灾害资料, 采用灰色关联评估模型以县为单位将新疆分为重洪灾区、次重洪灾区、一般洪灾区、小洪灾区、微洪灾区。采用自回归滑 动平均模型ARMA (p, q) 与二阶主值函数分析受灾面积的长期变化趋势, 并用morlet 小波 分析其振荡周期发现, 全疆及各区洪灾受灾面积基本上存在12~15a 的周期变化, 1980 年代之后处于气候背景上的年代际与年际尺度的洪灾频发振荡期, 7~8a、2~3a 的小周期振荡叠加比较频繁。从新疆洪灾变化趋势上说, 前景不容乐观, 因为总体上洪灾受灾面积呈现显著的增加趋势, 目前各洪灾区仍处于频繁发生期的气候变化背景中。天山南北麓洪灾受灾面积的 分布趋势和周期振荡对新疆洪灾受灾面积的年际变化趋势和周期振荡起了决定性作用, 是增加防洪设施和防洪力度的重点地区。另外, 一般洪灾区2000 年以来对全疆洪水受灾面的影响也较大, 而且未来无论从短中长周期变化都有增加趋势。     

新疆春夏洪灾受灾面积长期变化趋势及其对农作物的影响

选用新疆1950-2006年84个县2038条洪水灾害资料,以春夏3～8月洪灾受灾面积为研究对象,用最小二乘法与二阶主值函数分析各月受灾面积的长期变化趋势,非参数化秩统计量做趋势的显著性检验,计算累计距平值判定时间序列的拐点,以拐点前后的变差系数比较受灾面积振幅的变化,采用morlet小波分析其振荡周期发现,春季3～5月农作物苗期是融雪洪水多发季节,洪灾受灾面积占全年的37%,各月受灾面积均有长期增加的趋势.其中,春季洪灾高发期的5月增加趋势十分显著,平均每年增加2.01%,是春季农田防洪的重点时期.夏季6～8月各种农作物的旺盛生长期,是暴雨洪水的频繁发生期,受灾面积占全年的60%,夏季各月洪灾受灾面积均有长期增加的趋势,其中,洪灾高发期的6、7月增加趋势十分显著,7月平均每年增加2.13%,6月增加1.86%,因此6、7月是夏季农田防洪的重点时期.另外,洪灾高发期的5、6、7月存在12～15年、5～7年的振荡周期,以及2～3年的小扰动,各类周期振荡在拐点之前比较弱,之后振荡较强.其中,春季3、4、5月拐点在1984年,夏季6、7、8月拐点分别在1974.年、1986年和1988年.同样以拐点为界,之前是洪灾少发时期,之后即开始处于洪灾频发期气候背景上的年代际与年际尺度振荡,另外,拐点前后平均受灾面积相差很大,增幅在58%～164%之间.     

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。     

1949-2015年中国典型自然灾害及粮食灾损特征

中国是一个自然灾害频发的国家,研究其自然灾害演变特征及粮食灾损规律,对实现中国社会经济可持续发展、解决中国粮食安全问题具有重要意义。本文先基于Python语言编程获取1949-2015年中国31省市自然灾害造成的受灾、成灾、绝收面积,构建灾害强度指数分析不同灾种的时序特征分异,利用趋势分析、ESDA方法分析不同灾种在省域空间的分布特征及冷热区;再获取1949-2015年粮食种植数据,通过粮食灾损估算模型、定义粮食灾损率、地理空间探测器,计算并检验中国粮食损失时空特征及分异性。结果表明：① 相比受灾面积曲线,本文构建的灾害程度指数能够更好揭示自然灾害时序演变特征;② 1949-2015年期间中国两大主力灾害（洪灾、旱灾）交替出现,未来5~10年以洪灾为主;③ 灾种排序旱灾>洪灾>风雹>低温>台风,其中旱灾、洪灾受灾占比过半;④ 省域不同灾种间空间趋势变化特征明显,区域受灾面积东部>西部,北部>南部,且北部灾种单一、南部多灾并发;⑤ 自然灾害受灾总和、旱灾、雹灾、低温空间上全局自相关性不显著,呈随机模式分布,洪涝、台风在空间分布上具有显著的全局自相关性,呈集聚模式;⑥ 1949-2015年灾害、灾损量、灾损率整体时序趋势呈现先升后降,2000年为临界点,空间分布具有异质性,单因子解释力度差异显著,多因子交互均呈非线性增强关系,胡焕庸线两侧冷热点分布呈两极化且其重心向北迁移。建议政府加强除旱减雹（西北）、除旱排内涝（东北）、排涝防冻（中部）、排涝预台（东南沿海）等工程技术措施;同时西北（环境恶劣）、东北（中国粮仓）应作为防灾减灾重点保护区,制定专项保护方案,以保证中国粮食丰产增收。     

湖南洪涝灾害波动特征及趋势预测研究

利用1980―2007年湖南省重大洪涝灾害统计数据,采用灰色系统建模方法,建立了湖南省洪涝灾害重大损失年份的灰色灾变GM(1,1)模型,预测未来10年湖南省重大洪涝灾害发生的趋势。结果显示,湖南省洪涝灾害具有周期性波动上升特征,未来10年中,可能发生轻灾的年份为2010和2017年,可能发生重大洪灾的年份为2012、2015和2019年,可能发生特大洪涝灾害的年份为2013和2016年。认为主要原因一方面是湖南特有的以流水为主的地质地貌特征导致地域蓄水能力有限,另一方面是湖南水利工程破坏严重、排洪减涝能力不高以及人们自觉的防灾减灾意识不强。     

鄱阳湖区洪灾风险与农户脆弱性分析

运用1:5 万DEM 地形数据对鄱阳湖区洪涝灾害风险区区域范围及空间分布进行了分析。在此基础上, 以乡镇为基本研究单元, 选取乡村人口比重、耕地面积比重为洪灾风险暴露分析指标, 选取单位面积生产总值、农民人均纯收入、第一产业从业人员比重、农业收入占农村经济总收入比重等为农户洪灾应对能力分析指标, 并引入了不同洪水水位特征值的影响系数, 对鄱阳湖区农户洪灾脆弱性程度进行了定量研究。结果表明, 鄱阳湖洪灾风险区面积广、影响深, 农户对洪涝灾害总体上存在着较高的脆弱性; 在所涉及的180 个乡镇中, 农户脆弱度高于平均值的有100 个, 占到乡镇数55.56%。脆弱度最高的乡镇主要集中在滨湖地带及五河干流沿岸地区, 而脆弱度较低的乡镇则主要分布在湖区各县城关镇所在区域。     

开封地区宋元时期洪涝灾害与气候变化

整理分析历史文献资料,提取出北宋和元代开封地区的洪涝灾害信息,对比探讨两个时期洪涝灾害发生特征及其反映的气候变化。结果表明,宋元开封地区洪灾频发,平均2.75~2.89 a发生1次,北宋以中度雨涝为主,元代以河流决溢大灾为主。北宋前70 a洪灾频发,元代则两头少中间多。宋元洪灾主要集中于夏秋季节,夏季风降水增多或集中是其主要驱动力。北宋洪灾空间差异较小,元代则因距离黄河改道远近而差异较大。北宋前期约40 a气候偏干,之后干湿波动频繁,元代相对湿润并延续至后期;宋元洪灾均具有共同的准3、7 a周期。     

区域洪涝灾害损失评估及预测的CART模型研究——以湖南省为例

选择湖南省14个地级市(州)1995—2009年4—9月降水量、降水量的距平百分率、最高水位值以及对应年份的年末耕地面积、农作物受灾面积、受灾人口、人口密度、产值密度8类指标作为自变量,损失率为因变量,构建指标体系,利用分类与回归树模型逐级提取出了造成洪涝灾害损失的主要因子,依次为农作物受灾面积、受灾人口、7月降水量、6月降水距平百分率、9月降水量以及人口密度。同时确定了影响阈值,当农作物受灾面积不超过56.8×103hm2,且受灾人口少于158.2万人时,预测损失级别为1,属于微灾;而农作物受灾面积超过81.1×103hm2,7月降水量少于343 mm,6月降水距平百分率大于94.5%时,预测损失级别为5,属极重灾。CART模型应用简单、结果客观,为洪涝灾害损失评估及预测开辟了一条新途径。     

建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化的小波分析

文章以小波诊断技术为基础,对建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化进行了多时间尺度分析。研究表明,建国以来中国洪涝灾害成灾面积变化具有明显的3年左右、9年左右和17年左右的特征时间尺度和相应的周期性变化特征;并且特征时间尺度近年来逐渐缩短,即成灾面积的变化渐趋频繁。根据这几个特征时间尺度上小波系数的演变趋势发现,在未来几年内,中国洪涝成灾面积呈现下降的总体趋势。根据小波方差分析发现中国洪涝灾害成灾面积变化具有显著的3年、9年和17年的主要周期,并以9年和17年的周期尤为显著;同时,根据功率谱的比较分析同样发现,中国洪涝灾害成灾面积同样存在着3年左右、7~9年和17年的主要周期。     

土地利用变化情景下杭州湾北岸极端洪灾风险评估

杭州湾位于长三角平原,该区域分布着大量的潮滩与湿地。未来随着海平面不断上升,更易引发自然灾害,尤其是风暴潮灾害,将使该地区社会经济发展面临巨大冲击。论文以多年土地利用与资产数据为基础,基于土地利用和资产的未来变化预测,结合多种未来极端洪灾情景,开展杭州湾北岸承灾体与暴露时空演化模拟,评估了上海市杭州湾北岸洪涝灾害风险。研究结果表明：从空间分布格局上看,现状情景下单位面积损失资产值的高值出现在浦东新区南部,而未来情景下单位面积损失值的高值覆盖整个杭州湾北岸南部沿海区域和金山区北部区域。就整个研究区而言,随着GDP的增长及极端洪灾情景下的暴露和淹没范围的增大,暴露资产和损失资产都在增长,年期望损失从现状情景的0.65亿元增长到未来典型浓度路径(RCP8.5H)情景下的3.04亿元。从风险评估结果来看,杭州湾北岸易遭受特大洪灾,必须实施洪灾风险敏感的城市规划,更新该地区的居民点和基础设施规划标准和规范。同时,应采取综合防范措施,加强杭州湾沿岸防洪能力。论文可为该区域未来城市规划、洪水风险应对措施和城市的韧性建设提供有效参考。研究方法相比传统的仅以当前土地利用及资产价值情景评估未来经济损失的方法更为合理有效,可为其他沿海地区的风险评估提供方法借鉴。     

气候变暖背景下1961—2010年宁夏旱涝灾害空间分布特征和变化规律

利用宁夏20个气象站1961—2010年实测气象资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall非参数检验、标准化降水指数等数理分析方法,对宁夏近50年旱涝灾害时空变化特征进行分析。结果表明:①1961—2010年宁夏气候暖干化趋势明显,增温速率为0.38 ℃/10a,远高于全国和西北地区;②1961—2010年宁夏降水量波动减少且具有整体性,雨量带明显南移,干旱、半干旱区域逐年扩大。③1961—2010年宁夏旱涝灾害交替发生,干旱化趋势明显。④在旱灾方面,宁夏南部山区旱灾频率相对较低,从南向北旱灾频率逐渐上升。北部灌溉区以轻微干旱为主,严重干旱和极端干旱主要发生在中部干旱区。⑤在涝灾方面,宁夏南部山区涝灾相对较少,依然呈现由南向北涝灾频率逐渐上升的空间格局。中等以上涝灾南部山区相对较多,严重湿润和极端湿润主要发生在北部引黄灌溉区。     

南疆近60年来洪灾时空变化特征分析

对南疆洪灾时空变化特征进行深入分析。结果表明:①南疆洪灾,在20世纪50~70年代发生频次较低,自1980年开始显著上升。洪灾年内主要集中在3~9月,其中7月频次最多为7.8次。春季发生融雪型洪灾,夏季以暴雨洪灾和暴雨融雪型洪灾为主。②阿克苏和喀什是南疆洪灾频次最多,暴雨洪灾持续时间最长的地区,巴州是暴雨洪灾频次及持续时间增长速度最快的地区。③阿克苏和喀什属于重洪灾区、巴州属于中洪灾区、克州与和田属于轻洪灾区。④洪灾损失随着工农业生产总值的增长而增加,而且增长速度比经济增长速度快,建议加大防洪投入力度,建设控制性水利工程。     

复合型泥沙灾害过程特征及区域划分

本文给出了复合型泥沙灾害的定义,从时间序列角度出发,表述了复合型泥沙灾害过程的复杂性、周期性、耦合性及层次性等特征,并对泥沙灾害的区域关联性与区域差异,区域划分与分区特征作了研究。根据复合泥沙灾害过程发育的大环境及基本复合过程进行划分,分为东部平原-沿海地带复合泥沙灾害过程地区、中部高平原低山复合泥沙灾害过程地区、西北干旱高中山盆地复合泥沙灾害过程地区、青藏高寒山原复合泥沙灾害过程地区4个一级区;依据泥沙灾害复合过程的相似性及差异性,划分11个复合泥沙灾害过程二级亚区。     

基于数值模拟的黄河下游不同情景溃堤洪水特性

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。     

Spatial-temporal pattern changes of main agriculture natural disasters in China during 1990-2011

China is a disaster prone country, and a comprehensive understanding of change of disasters is very important for China’s agricultural development. In this study, statistical techniques and geographic information system tools are employed to quantify the main agriculture disasters changes and effects on grain production in China during the period of 1990-2011. The results show that China’s grain production was severely affected by disasters including drought, flood, hail, frost and typhoon. The annual area covered by these disasters reached up to 48.7×10⁶ ha during the study period, which accounted for 44.8% of the total sown area, and about 55.1% of the per unit area grain yield change was caused by disasters. In addition, all of the disasters showed high variability, different changing trends, and spatial distribution. Drought, flood, and hail showed significantly decreasing trends, while frost and typhoon showed increasing trends. Drought and flood showed gradual changes and were distributed across the country, and disasters became more diversified from north to south. Drought was the dominated disaster type in northern China, while flood was the most important disaster type in the southern part. Hail was mainly observed in central and northern China, and frost was mainly distributed in southern China. Typhoon was greatly limited to the southeast coast. Furthermore, the resilience of grain production of each province was quite different, especially in several major grain producing areas, such as Shandong, Liaoning, Jilin and Jiangsu, where grain production was seriously affected by disasters. One reason for the difference of resilience of grain production was that grain production was marginalized in developed provinces when the economy underwent rapid development. For China’s agricultural development and grain security, we suggest that governments should place more emphasis on grain production, and invest more money in disaster prevention and mitigation, especially in the major grain producing provinces.     

县域尺度下的陕西省洪涝灾害风险评估及区划

洪涝灾害风险评估和区划研究对区域洪灾综合管理具有重要意义。以陕西省洪涝灾害气候背景和社会经济环境为基础,利用辖区内34个气象测站1954-2015年、月降水数据和2015年社会经济统计资料,运用自然灾害风险评估理论及方法,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个子系统选取17个评价指标,建立洪涝灾害风险评价指标体系,借助GIS技术进行洪涝灾害风险评估和区划。结果表明：（1）陕西省洪涝灾害致灾因子危险性等级自北向南呈递增趋势,高和次高危险区分布在陕南地区和关中盆地西部。（2）孕灾环境脆弱性空间分布差异较大,高和次高脆弱区分布在榆林北部长城沿线各县、延安市区、关中盆地渭河沿岸主要区县、陕南汉中盆地和安康市区。（3）承灾体暴露性各区县分布不均,大部分市区和农业发达地区暴露程度较高。（4）城市和经济发达地区防灾减灾能力较高,其他地区相对较低。（5）陕西省洪涝灾害综合风险等级表征为陕南汉江谷地、丹江流域和关中盆地渭河沿岸区县偏高,其他区县相对偏低。总体来看,中等以上风险区县占陕西省所辖区县的61.54%,其中陕南汉江谷地、丹江流域、关中盆地西部和渭南市应为陕西省洪涝灾害防范的重点区域。     

新疆北部的降水量线性变化趋势特征分析

应用新疆北疆地区以及天山山区26个气象站1961-2005年的月降水量资料,分析了新疆北部地区、天山山区、北疆沿天山经济带、北疆平原、北疆北部流域、北疆西部流域6个区域的年、暖季(5-10月)、冷季(11-4月)以及各月的降水量线性趋势特征。结果显示:6个区域及26个气象站的年降水量45a年来均呈线性增加趋势;暖季降水量6个区域均呈线性增加趋势,北疆区、天山山区最显著;冷季降水量6个区域全部呈明显的线性增加趋势;月降水线性趋势变化较显著的月份为1、2、7、11、12月,其它各月没有通过0.10显著性水平检验,12个月中增湿趋势站数明显占优势的月份可占80%左右,3、9月呈下降趋势的站数较多。增湿结果已给新疆带来风吹雪、雪崩、畜牧业雪灾、洪水、融雪性洪水、泥石流、滑坡等灾害。