1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明：(1)全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;(2)洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;(3)亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;(4)全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。     

以地形为基础的流域水文模型——TOPMODEL及其拓宽应用

介绍了TOPMODEL的基本理论与理论基础及模型利用地形指数的不同空间分布,模拟水文响应的特性.由于以往TOPMODEL的应用只限于山坡尺度范围,本文试探将其应用范围拓宽,选择淮河流域为例,考察其在一般流域上的应用效果,并将TOPMODEL与新安江模型作了初步分析比较.     

近40年老哈河流域土地利用变化监测与分析

利用决策树和支持向量机分类方法,基于多期Landsat MSS,TM and ETM+遥感图像和其他辅助数据,对1970s以来近40年半干旱的老哈河流域土地利用变化(land use and land cover change,LUCC)进行动态监测,并利用GIS方法对LUCC进行了定量分析和空间分布制图.结果显示,利用支持向量机分类方法对该地区1976年、1989年、1999年和2007年土地覆盖类型分类可达到较满意的效果;近40年老哈河流域土地利用变化显著,水体和草地减少,城乡用地持续扩张,耕地大幅增加,林地和未利用地大幅度波动、总体减少.LUCC主要发生在林地、草地和耕地之间,表明农、林、牧用地之间转换显著,且在各个时期的空间分布差别较大.从变化强度来看,土地利用的年综合变化率最大值渐趋增大,年均土地动态度在空间分布上差异很大,另外在各研究期赤峰市区周边动态度都很大,反映了赤峰市持续性的城市化进程.     

基于1998/1999年HUBEX强化观测资料的水文过程模拟

考虑流域空间变异性,基于数字高程模型,构建淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)水文强化观测区-史灌河流域的数字水系.在此基础上,应用新安江模型计算蒋集控制站1980～1987年日流量过程.结果表明,基于数字流域的水文模型明显优于传统水文模型.同时,对1998/1999年史灌河流域黄泥庄站和蒋集站的径流过程及土壤水分时间序列过程进行了检验,结果令人满意.     

骤发干旱前期气象驱动条件及可模拟性分析

骤发干旱（简称骤旱）是一种以短历时、高强度、快速度为特征的极端事件,其形成速度已超出现有干旱监测工具的能力范围,监测模拟难度大。基于欧洲中心再分析产品（ERA）土壤含水量数据,构建考虑旱情开始速度的骤旱识别方法,提取中国1979—2018年骤旱事件,剖析旱情初期气象要素异常值的变化规律,探讨利用气象条件模拟骤旱的可行性。结果表明:①开始速度在空间上呈现显著的南北差异,长江以南地区较快,西北地区较慢;②骤旱比缓慢干旱具有更强的气象驱动力,骤旱各气象要素异常值的均值、峰值及变化幅度比缓慢干旱变化更为显著,尤其是峰值,约超过缓慢干旱0.5个标准差;③综合考虑骤旱爆发前后不同时段多个气象要素异常,能够较好地模拟开始速度,可用于监测与模拟骤旱。     

基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究

基于模糊集理论,耦合遗传算法,量化分析降雨的量级、空间分布和时程分配产生的不确定性对流量模拟的影响。雨量量级的不确定性使用模糊集概念表示,运用遗传算法对时段雨量在时间上进行随机解集,并通过在各子流域上采用不同的时间解集模式以同时考虑降雨时程分配和空间分布不确定性。应用TOPMODEL对资水流域新宁水文站洪水过程进行模拟研究,结果表明,雨量不确定性的传播对洪水预报的影响处于主导地位,降雨时空分布引起的不确定性对洪水模拟的影响次之。此外,通过对1 h和0.5 h解集结果的比较发现,本文中采用1 h作为模拟的时间步长已可以较充分反映雨量的时间变异性。     

数字高程模型在流域水系拓扑结构计算中的应用

简要回顾了利用数字高程模型自动提取流域水系的方法,着重介绍了Martz和Garbrecht开发的数字高程流域水系模型(DEDNM)的基本原理、模型结构、计算流程,包括数字高程模型中凹陷区域的识别和消除、平坦部位水流流向设定、流域分水线勾划、河网生成、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系的建立,并将其应用于淮河史灌河流域--全球能量与水分循环亚洲季风试验强化观测区。结果表明该模型能够很好地自动生成流域水系,从而为分布式水文模型的开发研制提供了坚实的基础。     

蒸散发时间尺度转换在日降雨径流过程模拟中的应用

针对目前研究蒸散发时间尺度转换方面的不足,构建了月蒸散发时间尺度转换模型,对淮河史灌河流域黄泥庄小流域1982-1987年月蒸散发能力进行逐栅格解集,并与改进后的AFFDEF分布式水文模型耦合进行日径流过程模拟.结果显示:解集产生的日蒸散发能力随时间在平均值附近波动变化,能很好地体现日蒸发量的时间变异特点;模拟的日径流过程的精度较高,平均Nash效率系数在80%以上,径流深相对误差都在10%以内,平均泊松相关系数为0.912,模拟流量过程曲线与实测值匹配的较好;经与采用平均解集模式的模拟结果对比发现,耦合蒸散发时间尺度转换模型后的模拟精度与前者大体相当,部分指标略优于前者.蒸散发时间尺度转换模型解集产生的日蒸散发量序列能够反映日蒸发量的时间变异特点,更能满足区域日降雨径流过程模拟的需要,可为解决资料匮乏区域水文模拟提供一个新途径.     

基于SVM决策支持树的城市植被类型遥感分类研究

城市植被类型不同,生物量不同,其生态功能与绿化效应也不同。在目前难直接获取城市“绿量”实测数据的情况下,可以绿地面积和植被类型间接反映绿地的生物量和绿化效应。本文利用高分辨率卫星影像IKONOS,以实验区与验证区城市植被类型信息为对象,在对常用的参数和非参数分类方法进行对比实验的基础上,对SVM的核函数进行了分析,构建了基于SVM决策树的城市植被类型分类模型。分类实验结果表明：与其他传统方法分类结果比较,SVM的决策树分类方法对植被类型的分类精度达到83．5％,绿化面积总精度接近95％,取得了良好的效果。