近30年来湖北洪涝灾害时序特征及预测分析——基于分形与混沌理论的研究

借助分形与混沌理论,对1978-2004年湖北省洪涝灾害成灾面积时间序列进行了分析,重构了其嵌入相空间序列,计算了其关联维数和饱和嵌入维数,确定了模拟相应动力系统所需的基本变量数目;同时,通过计算Kolmogorov熵,得出了对该洪涝灾害时间序列进行预测预报的时间尺度.最后,基于R/S分形分析,对湖北省未来洪涝灾害成灾面积的发展趋势作了预测,对该省洪涝灾害成灾面积可能呈现增大趋势的原因进行了分析,并提出了相应的对策.研究表明,该方法是一种有效的研究洪涝灾害时间序列分形特征的方法,能够客观、合理地反映洪涝灾害系统的分形特征,能为建立洪涝灾害成灾面积时间序列预报模型提供基础信息.     

基于多指标的多空间尺度暴雨洪涝灾害风险评价研究

以吉林省的第二松花江中下游地区为研究区,在基于行政区尺度的暴雨洪涝灾害风险评价基础之上,以现代灾害风险理论作为基础,综合运用多指标评价法、自然灾害风险指数法、层次分析法、加权综合法等风险评价方法,以及空间分析、网格生成、数据展布等技术手段研究了基于行政区、网格和居民点三种空间尺度的暴雨洪涝灾害风险评价方法,是对暴雨洪涝灾害风险评价向微观化发展的一种尝试.     

面向暴雨洪涝灾害的海滨区域敏感性要素分析

洪涝灾害指标类型多样且大多基于文献调研与经验得到。为了定量化筛选指标且考虑指标间相互作用机制,首先利用岭回归、Lasso回归、弹性网络回归对响应灾害的关键指标进行筛选,发现建成区供水管道密度是响应雨洪灾害损失的最强指标。其次,构建树状高斯过程模型分析特征变量的相互作用情况及各自变化趋势,发现在交互作用下日生活用水量指标响应灾害效应提高了近4倍。随着日生活用水量和生活垃圾无害化处理率的增加,灾害造成的经济损失增加。最后通过随机森林敏感性验证结果。敏感性要素的小幅度变化能导致灾害经济损失的较大变化,故可用作海滨城市洪涝灾害风险考量的抓手,同时敏感性要素可用于进一步分析城市空间分异情况。     

1950～1997年我国洪涝灾害成灾面积的分形特征研究

运用分形理论对1950～1997年我国洪涝灾害农田成灾面积序列进行了研究。分析结果表明，洪涝灾害系统的变化具有分形特征，农田成灾面积时间序列的平均可预测时间尺度为8～9年；同时运用R／S分析方法对1950～1997年中各时段农田成灾面积的变化趋势进行了测算，测算结果与实际农田成灾面积的变化趋势十分吻合，表明上述方法是进行洪涝灾害系统分形研究的有效途径。     

云贵高原农业致灾过程雨量阈值估算模型研究

基于广义Gamma分布函数首次构建了区域农业致灾过程雨量阈值估算模型,初步应用于云贵高原农业洪涝灾害特征研究。结果表明,广义Gamma分布能很好地拟合云贵高原站点过程雨量的统计分布特征,尤其对极端过程降水频率的拟合。贵州东南部和云南西部广义Gamma分布尺度参数约45～72,过程雨量的变化较剧烈,贵州中部和云南中部广义Gamma分布尺度参数约15,过程雨量的变化相对较小。云贵高原几乎每站均出现极端降水过程。基于模型估算的区域农业洪涝指标能较好反映农作物受灾率和成灾率的年际变化特征。在贵州模型计算的区域农业洪涝指标与农作物年受灾率和成灾率的相关系数分别为0. 67和0. 65,在云南两者分别为0. 69和0. 63。模型估计结果与实际农业洪涝灾害较吻合。农业轻涝、中涝和重涝对应的过程雨量阈值中值在贵州分别为55mm、110 mm和225 mm,在云南分为60 mm、125 mm和250 mm。本文构建的农业致灾过程雨量阈值估算模型可为区域农业洪涝灾害风险管理提供新的技术手段。     

基于遥感网络的洪涝灾害受灾点需求信息实时传送技术

为了提高洪涝灾害受灾点需求信息传送的时效性,针对当前受灾点信息传送技术中存在的信息传送成功率较低、信息传送时延较长、信息传送能耗较高等问题,提出基于遥感网络的洪涝灾害受灾点需求信息实时传送技术。计算所构建遥感网络节点簇区域内簇头与簇内其余节点的能量感知阈值,根据所得阈值及更新约束条件,完成对应簇头节点与区域更新,根据遥感网络带宽与下一跳簇头节点的能耗进行信息分割,采用并行传输方式传送分割得到的分组信息;结合多尺度协同变异机制,利用粒子群优化算法进行信息传送路径的寻优求解,以所得最优路径实现受灾点需求信息实时传送。     

基于气象预测数据的中国洪涝灾害危险性评估与预警研究

基于自然灾害风险理论,借助GIS强大的空间分析功能,采用归一化和层次分析法,对中国全国范围尺度进行了洪涝灾害危险性评估。通过对洪涝灾害危险性因子分析,分别提取当天降雨量、前3 d降雨量、地形高程、地形标准差、河湖网络等因素作为评估因子,提出了各因子危险性指数计算方法,以及全国洪涝灾害危险性指数计算模型公式。根据统计分析危险指数的最小值、最大值,结合历史灾情,利用阈值分割法确定了风险等级分割值分别为0.3、0.45及0.6,将洪涝灾害等级划分为高风险、中风险、低风险与无风险四个等级,从而建立了类似于天气预报模式的全国洪涝灾害危险性评估模型,并以2010年8月22日为例进行了洪涝灾害危险等级评估的实际应用。最后,基于洪涝灾害的危险性评估的结果,结合危险区内人口分布、交通设施等基础数据,生成相应的预警产品。对可能发生的洪涝灾害发出预警与预测,为危险区人们乃至相关政府管理部门采取有效的防灾、减灾措施提供参考依据。     

宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害时空分布特征

通过对历史文献资料的整理分析,提取了北宋和元代豫西山地丘陵区的洪涝灾害信息,对比分析了两个时期洪涝灾害发生的时空分布特征。结果表明:(1)宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害频发,北宋平均3.29 a发生1次,元代2.74 a发生1次,均以轻中度灾害为主,分别占全部灾害的76.5%和63.2%;受灾类型均以雨灾型为主,其次为河溢型和河决型,北宋3种类型的频次比分别为56.9%,29.4%和13.7%,元代则分别为60.5%,26.3%和13.2%,当地降水是这一地区洪涝灾害发生的根本驱动力。(2)北宋前60 a洪涝灾害频发,之后趋于减少,元代则前期少中后期多,季节变化上两个时期均集中于夏秋季节。(3)宋元时期洪涝灾害均主要集中于伊洛河流域中下游地区及黄河干流沿线,但北宋空间不均衡性突出,由西南向东北增多,元代空间差异性则显著减小。(4)极端降水、持续性降水及地理环境因素是造成宋元时期洪涝灾害空间分布差异的重要因素。(5)宋元时期洪涝灾害具有共同的3.2a,7~8a和25~27a的周期,且与现代气候条件下的汛期降水等因素存在不同尺度的响应关系。     

自然灾害学报第12卷(2003年)总目次

第 1期近 5 0年来中国沙尘暴空间分异格局及季相分布———初步研究潘耀忠　范一大　史培军等　 (1)………自然灾害风险的行为主体特性与时间尺度问题苏桂武　高庆华　 (9)………………………………………西藏荒漠化及其防治战略邹学勇　董光荣　李　森等　 (17)………………………………………………洪水的灾害与资源效应及其转化模式张欧阳　许炯心　张红武等　 (2 5 )…………………………………195 0～ 1997年我国洪涝灾害成灾面积的分形特征研究赵　晶　徐建华　 (31)……………………………全国洪涝灾害警戒水域遥感数据库的研制刘亚…     

1949～1998年中国大洪涝灾害若干特征分析

根据1949~1998年大洪涝灾害资料、运用一般统计方法和分形理论,分析了1949~1998年大洪涝灾害的若干特征,得出大洪涝灾害的发生频率在不断增加、受灾农田面积波动上升、空间上以长江和珠江流域为主、季节上集中在6~8月份等特征,并探讨了大洪涝灾害时间序列上的分形特征。     

基于遥感与GIS的浙江省洪涝灾害综合风险评估研究

洪涝灾害是全球发生频繁、危害严重的气象灾害之一,洪涝灾害风险评估对防灾减灾具有十分重要的意义。基于历史长时间序列的遥感数据、格网化的地理背景数据、空间化的社会经济数据等,利用GIS空间分析与功能,从洪涝灾害的危险性、暴露性、脆弱性及防灾减灾能力等4方面,构建了洪涝灾害风险评估模型,对浙江省洪涝灾害进行了风险评估。结果表明:其较高风险区主要有浙南温黄平原、浙东宁绍平原、浙北杭嘉湖平原及浙西金衢盆地,中等风险区主要分布于浙南温黄平原西侧、浙东宁绍平原和浙北杭嘉湖平原陆侧及浙西部分地区,其他地区则均为较低和低风险区域。而从行政区域分布来看,浙江省洪涝灾害较高风险以上区域主要为温州市域大部分地区、台州市南部地区、嘉兴市、湖州市区、衢州市区、兰溪市、龙游县和开化县;中等洪涝灾害风险区为:德清县、余姚市、上虞市、宁海县、三门县、淳安县、常山县、金华市区、江山市、龙泉市、青田县和玉环县;其余县(市)具有较低以下的洪涝灾害风险。     

东北三省近55a旱涝时空演变特征

东北三省是我国重要的粮食主产区,而干旱和雨涝对该区域农业生产的影响不容忽视。为全面反映东北三省旱涝时空分布特征,基于研究区70个气象站点1960-2014年逐月降水数据,计算了不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)。在分析旱涝频率、旱涝发生范围及旱涝空间分布特征的基础上,利用经验正交函数(EOF)及K-means聚类方法,对不同时间尺度分别进行了旱涝分区。结果表明:(1)旱涝时空变化特征:不同时间尺度旱涝频率与其发生范围差异显著,1960-2014年间东北三省春季与冬季存在湿润化趋势,夏季、秋季、生长季及年际尺度均略呈干旱化趋势,且东北三省遭遇雨涝的风险略大于干旱;(2)旱涝分区方面:黑龙江省同时受干旱和雨涝风险最大,其次分别为辽宁省与吉林省。     

韧性城市视角下地铁洪涝灾害风险分析——基于Bow-Tie—贝叶斯网络模型

极端暴雨易引发地铁洪涝灾害,其致灾因子具有复杂性特征,辨识地铁洪涝灾害的致灾因素,可以有效提升地铁系统应对洪涝灾害的韧性。为此,建立了Bow-Tie—贝叶斯网络的灾害风险分析模型,利用事故树构建致灾模型,再以贝叶斯网络模型预测灾害的后验概率。通过节点后验概率、关键重要度分析等对地铁洪涝灾害的基本事件的重要度进行分析,提取出导致灾害发生的关键基本事件。分析结果表明,地铁和环境的不安全状态和管理的缺陷是导致灾害发生的重要中间事件。该文从灾前预防、灾中抵御、灾后恢复三个维度对地铁洪涝灾害提出针对性的对策建议,对建设更具韧性和包容性的社会-生态系统具有重要的借鉴意义。     

基于GIS的广西农业暴雨洪涝灾害风险评估

以自然灾害风险评估理论和方法为指导,遥感本底数据、气象数据、基础地理信息数据、社会经济数据为基础数据,构建广西农业暴雨洪涝灾害风险评估指标体系,采用层次分析及加权综合法建立农业暴雨洪涝灾害风险评估模型;借助GIS技术,计算广西农业暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力及综合风险指数,并对广西农业暴雨洪涝灾害进行风险区划,采用相关分析法将广西农业暴雨洪涝灾害风险结果与广西历史暴雨洪涝灾情数据进行对比验证,研究结果表明,农业暴雨洪涝风险分布结果与洪涝灾情损失的空间分布基本吻合,南部沿海的风险性最强,西部风险性最小。     

基于云模型的暴雨洪涝灾害风险分区评价

在自然灾害系统论及自然灾害风险评估理论基础上,利用宣城市17个水文站1970~2013年逐日降水资料,结合各县区社会经济数据、宣城市DEM数据和土地利用数据等,选取致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个因素及其下13个具体指标作为评价指标,构建了基于云模型的宣城市暴雨洪涝灾害风险评价模型,借助ArcGIS空间分析技术绘制了宣城市暴雨洪涝灾害风险综合指数图。暴雨风险较高的区域主要分布在宣城南部地区,包括泾县、旌德县、宁国市、宣州区和广德县南部地区,且暴雨洪涝灾害风险从南到北逐渐递减,暴雨洪涝灾害高风险区集中在山区、河网及人口密集区。     

云南省近500年旱涝灾害时间序列的分形研究

根据云南省近500年的旱涝灾害时间分布序列,应用R/S分析,预测了未来旱涝灾害的发生时间,但预测时间尺度不同,结果也不同,因此仅从旱涝灾害发生的时间序列本身来预测,需确定其能够预测的时间范围;应用Smalley算法分别对云南省干旱和洪涝灾害的时间序列特征进行分析,干旱年发生时间序列的分形维数为0.5498,洪涝年发生时间序列的分形维数为0.4923,具有明显的分形特征,均小于Cantor集合的0.6309,可见云南省旱涝灾害发生的自组织程度可能会提高。分形研究的结果反映的仅是云南省近500年旱涝灾害时间序列的平均状况,由于旱涝灾害的分布具有空间差异,因此需分别研究不同程度灾害区旱涝时间序列的分形及多重分形特征。     

上海市洪涝灾害损失评估系统的开发

结合上海市洪涝灾害损失评估模型的研制工作，从GIS的应用开发角度，系统阐述了设计和开发上海市洪涝灾害损失评估系统的步骤和技术特征，该系统集基础信息处理、模型运算、结果查询、专题图制作、报表输出等于一体，建立了与洪水数值模型和用户实时添加方案的动态关联，整个系统开放、灵活、实用，为上海市防汛决策提供了有力的技术支持。     

河南省洪涝灾害时间序列的分形特征与R/S分析

基于河南省1000~1999年的洪涝灾害统计资料,运用分形理论对河南省洪涝灾害的时间序列特征进行分析,发现河南省洪涝灾害发生时间序列的分步呈现出明显的分形特征,其分形维数为0.517,同严格意义上的数学分形Cantor集合相比分维数较小,说明河南省洪涝灾害发生发展的自组织程度还有进一步发展的趋势,其危害程度将可能进一步提高;在河南省洪涝灾害发生时间序列的分形特征的基础上,通过R/S分析,得出该省洪涝灾害发生时间序列的H指数为0.580,说明河南省洪涝灾害具有长期相关性,且未来的洪涝灾害发生的次数具有不断增加的趋势。     

年度洪涝灾害风险评估模型及其应用——以湖南为例

依据灾害概率风险评估理论,考虑汛期降水的可预报性,基于历史洪涝灾害事件,尝试性地构建了年度洪涝灾害风险评估模型,以湖南为例,对评估模型进行了检验与应用。结果表明:模型建立了前期海温和环流指数等因子与汛期区域降水时空分布的回归预报方程,应用概率风险分析得到年度不同降水下直接经济损失分布,结合蒙特卡洛仿真模拟求解损失的超越概率曲线,评估年度洪涝灾害单次最大可能损失、年度总损失以及年期望损失;模型集"未来年度汛期降水预测"、"降水与损失分布关系拟合"、"损失超越概率评估"于一体,是对全过程年度洪涝灾害风险评估方法的新探索;湖南年度洪涝灾害评估案例表明该模型可操作,结果与实际情况相符。研究可为完善灾害风险评估内容与技术方法提供新视角,亦可为开展业务实践提供方法借鉴。     

基于GIS多准则评价与BP神经网络的暴雨洪涝灾害风险辨识--以闽三角地区为例

灾害风险辨识是灾害有效防控的重要环节之一,辨识体系与风险水平之间的非线性复杂关系使研究方法向精细化、智能化转型。闽三角地区是我国重要的沿海经济开放区,独特的“山-海”自然地理格局、起伏破碎的地形、高发的台风暴潮和极端短时降雨特征使其常遭受洪涝灾害侵扰。以闽三角为例,将生态服务价值纳入风险评价体系,构建基于GIS多准则评价与BP神经网络模型的风险辨识方法,旨在完善评价体系的同时,弥补传统评价方法存在的非线性缺陷和主观依赖,并以此为基础,进一步探究该地区风险空间分布规律和空间格局,为灾害风险防控提供思路。结果表明:①基于GIS多准则评价与BP神经网络模型的风险辨识方法能够系统准确的认知暴雨洪涝灾害风险水平与空间分布;②高风险区主要分布在河流沿岸、河口处、湾区,且人口、经济活动较活跃地区,城市化发展快速区与缓慢区相比,更容易遭受洪涝灾害威胁;③洪涝风险以高-高和低-低集聚为主,风险根据空间自相关性特征分为“整体随机”“局部随机-邻域集聚”和“整体集聚”三种类型。最后根据风险特征将闽三角地区高风险分为“厦门集美版块”“泉州湾区版块”“漳州县区版块”,分别提出灾害治理建议。