基于信息扩散理论的福建省农业水灾风险评估

利用1978—2008年福建省农业水灾受灾和成灾面积数据,以灾情(受灾和成灾)指数反映水灾的影响范围,以成受比(成灾与受灾指数的比值)指数反映水灾影响强度,基于正态信息扩散计算方法对农业水灾进行风险评估,利用发生频次法对评估结果进行检验。结果表明:农业受水灾影响的风险概率随风险指数提高而下降;在相同风险指数下,成受比风险概率>受灾风险概率>成灾风险概率;受灾、 成灾、 成受比的平均风险概率分别为0.448 7、 0.480 0、 0.651 6,水灾对福建农业的影响比较频繁,影响范围和强度比较严重。风险评估结果与实际情况基本相符。     

鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析

鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990～2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明：(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据.     

河南水旱灾害危险性时空特征研究

河南省地处南北气候过渡带,水旱灾害频发。综合利用灾害数据资料及信息扩散模型,从致灾和承灾两个层面对河南省水旱灾害进行风险评估与时空特征研究,为加强水旱灾害的风险评估和管理提供理论依据。结果表明:①1988-2007年间发生水灾的年份主要是2003、2000、1998、1996、 2005,旱灾年份是1997、2001、1999、1992、1988;②当降水距平百分率为20%、30%、40%时,发生水灾的概率分别为0.10、0.06、0.04,当降水距平百分率为-20%、-30%、-40%时,发生旱灾的概率分别为0.13、0.07、0.03;③水灾在5%、10%和15%受灾率时的风险概率分别为0.81、0.54、0.35,即1~3 a一遇之间,当受灾率大于20%时,风险概率为0.22,大约4.5 a一遇;而旱灾在5%、10%、15%、20%、25%受灾率时的风险概率分别为0.87、0.72、0.58、0.47和0.38,即1.2 a、1.4 a、1.7 a、2.1 a和2.6 a一遇;④旱灾发生频率大于水灾,空间上具有较大的区域差异,水旱灾害高风险区主要是驻马店、南阳、平顶山一带,旱灾大于水灾的区域主要是三门峡、洛阳、郑州、焦作、安阳、许昌,水灾大于旱灾的区域主要是信阳、漯河、开封、商丘、周口、濮阳,水旱灾害均较小的是济源和鹤壁。     

金沙江流域（云南段）人居自然环境质量时空分异研究

基于2010、2015、2020年3期遥感影像和其他多源数据,从自然环境的角度,选取地貌、土壤、植被覆盖等10个环境质量因子作为人居自然环境质量评估指标,将熵权法、欧式距离函数等多方法复合建立流域人居自然环境质量的综合度量模型,通过GIS趋势面、Moran’s I指数及冷热点分析揭示流域人居自然环境质量的时空分异规律。结果表明：流域人居自然环境质量受坡度、地貌和植被覆盖度的影响较大,环境质量优异地区的空间分布与坡度平缓、地貌适宜且植被良好的区域具有较高的重叠性;流域三期人居自然环境质量的时空演变规律表现为：空间维上,南部>北部、中部>东部>西部,从南到北,环境质量下降,中下游优于上游;时间维上,呈现出先下降后回升的趋势,尤其是中游以南的滇中地区表现尤为明显;流域整体呈正相关集聚分布,置信度高的热点区以中下游以南的楚雄州及昆明地区为主;而置信度高的冷点区覆盖整个迪庆藏族自治州。研究得出的人居自然环境度量模型及空间异质性分析方法为开展类似研究提供参考,揭示的人居自然环境时空变异规律为区域进行灾害搬迁选址和环境保护治理提供科学依据。     

重庆市农业转型发展的时空演进及问题区识别——基于全要素生产率视角

研究农业全要素生产率时空演进规律对于合理制定农业转型升级政策具有重要意义。在使用DEA-Malmquist指数模型测算出重庆市37个县（区）2000-2016年农业全要素生产率增长的基础上,结合空间分析方法和核密度估计方法考察农业TFP的时空演进特征,并识别出问题区域。研究表明：（1）2000-2016年间重庆市农业全要素生产率呈上升趋势,农业TFP指数呈“U”型和阶段性波动的变化趋势,并且表现出明显的空间不平衡性。（2）农业TFP指数增减趋势与技术进步指数的变化趋势基本一致,技术进步是影响农业全要素生产率的主要因素。（3）从全市来看,农业TFP的核密度曲线不断向右移动,且波峰高度持续上升,波峰形态由“单峰”分布向“多峰”分布转变,说明重庆市农业全要素生产率的地区差距在考察期内呈增大趋势。（4）依据TFP增长、技术进步和技术效率的关联关系,识别出三种类型的问题区域,并针对每类问题区域提出农业转型发展的政策建议。     

2011~2019年鄱阳湖水质演化特征及主要污染因子解析

基于2011~2019年鄱阳湖17个国控监测点位的水质数据,采用综合污染指数、综合营养状态指数和蔚蓝城市水质指数法分析了各湖区的水质时空演变特征与趋势,利用主成分分析法对湖区的主要影响因素进行探索,综合评价"十二五"和"十三五"时期鄱阳湖的水质变化及其演变规律.结果表明：①在时间上,2011~2015年鄱阳湖水质呈下降趋势;2016~2019年鄱阳湖水质总体呈向好趋势但富营化现象依然存在;各年水质状况具有明显的水期变化特征且波动明显,主要表现为：丰水期>平水期>枯水期.②在空间上,2011~2015年各湖区的综合污染指数均呈上升趋势,蔚蓝城市水质指数等级以一般为主;2016~2019年各湖区整体呈向好趋势,东北湖湖区水质改善明显;2011~2019年主湖湖区水质状况波动最为显著,南湖湖区相较于其他湖区水质污染情况最为严重.③从影响因素来看,2011~2019年鄱阳湖湖区主要超标指标为总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数;"十二五"期间鄱阳湖受到化工企业及农业面源的污染影响较为严重,"十三五"期间城镇居民生活对水质的影响作用呈逐年上升趋势.     

西南地区旱涝特征及其趋势预测

应用Z指数和标准化降水指数SPI,结合REOF方法和Hurst 指数对西南地区旱涝等级及其时空分布规律、演变趋势进行分析和预测,结果表明:SPI 和Z指数的计算结果和现实情况较一致,从多年平均值来看,云南的中甸及四川的石渠、德格等地干旱指数处于低值区,属重旱区。贵州和广西及云南南部部分地区属易涝区。逐年的SPI 和Z指数结果大体一致,2000 年以后,干旱指数波动较大。通过REOF分析,Z指数的分布大致分为川西区、川东(包括渝)区、云贵(包括广西北部)区、广南四个区域。云贵区Z指数总体呈下降趋势,涝情呈减弱趋势;川西区在1964 年至1973 年间干旱严重,1995 年以后变化相对稳定,但干旱也时有发生;川东区旱涝变化不显著。经Hurst 指数分析,西南五省市未来的旱涝情况大致为干旱程度呈逐步加大的态势,洪涝程度呈较弱的逐步减小态势。     

基于SPEI和SPI指数的青海省东部农业区春夏气象干旱特征的评估

青海省东部农业区是青海省重要的粮食生产基地,春夏干旱直接影响着该区农业的有序发展。论文选取青海省东部农业区13个气象站点1961-2014年平均月降水和气温数据,采用泰森多边形法、SPEI和SPI指数、R/S分析等方法对比评估了该区的春夏气象干旱演变特征。研究表明：1）近54 a SPEI和SPI指数显示青海省东部农业区干旱年际变化在2000年代前基本一致,2000年代后变化趋势发生变化;SPEI指数显示2000年代后春夏旱逐渐加重,SPI指数显示2000年代后春旱逐渐缓解该区干旱,气温是导致两者产生差异的主要原因。2）该区干旱面积覆盖率与干旱年际变化规律保持一致,两种指数主要在1990年代中期前后有所不同,1990年代中期后SPEI指数显示的春夏干旱覆盖面积要比SPI指数显示的广。3）SPEI和SPI指数在2000年代后春夏干旱频率呈相反趋势,SPEI指数显示的2000年代为干旱高频期,SPI指数为干旱低频期;两种指数均显示春旱高频区由西部转向东部地区,夏旱高频区由西北转向东南地区。4）根据干旱周期及R/S分析法,未来4~6 a该区春旱加重,北部地区为春旱高发区;未来18~22 a夏旱也有所加重,西部和东部地区为夏旱高发区。5）通过对比分析发现,SPEI指数在该区的适用性较好,能为该区干旱监测提供较为科学的理论依据。     

重庆市农业转型发展的时空演进及问题区识别——基于全要素生产率视角

研究农业全要素生产率时空演进规律对于合理制定农业转型升级政策具有重要意义。在使用DEA-Malmquist指数模型测算出重庆市37个县(区) 2000-2016年农业全要素生产率增长的基础上,结合空间分析方法和核密度估计方法考察农业TFP的时空演进特征,并识别出问题区域。研究表明:(1) 2000-2016年间重庆市农业全要素生产率呈上升趋势,农业TFP指数呈"U"型和阶段性波动的变化趋势,并且表现出明显的空间不平衡性。(2)农业TFP指数增减趋势与技术进步指数的变化趋势基本一致,技术进步是影响农业全要素生产率的主要因素。(3)从全市来看,农业TFP的核密度曲线不断向右移动,且波峰高度持续上升,波峰形态由"单峰"分布向"多峰"分布转变,说明重庆市农业全要素生产率的地区差距在考察期内呈增大趋势。(4)依据TFP增长、技术进步和技术效率的关联关系,识别出三种类型的问题区域,并针对每类问题区域提出农业转型发展的政策建议。     

车尔臣河流域土地利用变化及生态环境效应分析

借助ArcGIS与ERDAS软件,以1990年、2000年、2010年遥感影像Landsat TM/ETM为数据源,提取3期车尔臣河流域土地利用/覆盖利用图.在土地利用类型与区域生态风险之间的经验联系基础上,推求出土地利用类型生态风险指数,进而获得研究区域生态安全指数,建立了车尔臣河土地利用类型与生态环境之间的数量关系.同时,在空间尺度上将研究区分为若干特定研究单元,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明:1990—2010年间,车尔臣河流域总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化两种趋势并存,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征;盐碱地向耕地、林地及低覆盖度草地的转化,低覆盖度草地向林地的转化和未利用地向耕地的转化是环境改善的主导因素,林地与中覆盖度草地向盐碱地和未利用地的转化是环境恶化的主导因素.     

洞庭湖流域冬季降水的时空变化及与全球海温的关系

论文基于1961-2015年洞庭湖流域96个气象站点逐月降水数据和英国哈德莱中心月平均海表温度资料,利用EOF、Morlet小波和偏相关分析等方法,对洞庭湖流域冬季降水的时空变化和周期特征进行分析,并探讨影响流域冬季降水的关键海区及其关键时段。结果表明：在年际时间尺度上,洞庭湖流域冬季降水主要存在全区一致型、南北反向型和中部-南北部反向型3个模态,各模态分别具有12 a、16 a和7 a左右的长周期以及3 a左右的短周期。在与全球海温的关系方面,流域冬季降水与ENSO和南海海温均存在显著相关,平均而言,在ENSO处于暖位相或南海海温偏高时,流域冬季降水易偏多,反之,则流域冬季降水易偏少;但ENSO和南海海温对流域冬季降水的影响范围及其关键时段存在明显差异,其中ENSO的影响范围主要分布在流域南部,其在前期10月与流域冬季降水相关性最好,而南海海温的影响范围集中在流域东部,其在次年2月与流域冬季降水相关性达到最高。     

太湖流域土地利用变化及洪涝灾害响应

根据1986年和1996年土地资源调查和土地详查资料,分析了太湖流域土地利用的数量变化和空间变化,揭示了该区土地利用变化的幅度、速度、区域差异,以及土地利用变化的驱动力。根据1991年汛期(5～9月)降雨,分别计算了1986、1996年下垫面状况下的产水量,比较了二期产水数量和空间分布的差异,分析了20世纪90年代以来流域水位连续偏高的原因,进而分析洪涝是如何对土地利用的变化作出响应的。太湖流域土地利用变化的特征是耕地面积快速减少和建设用地迅速增加,土地利用变化的驱动力是政策因素、经济发展和人口增长。太湖流域10年间土地利用变化使流域产水量增加,洪涝过程缩短,增加的产水分布在流域的上游,加重了流域的洪涝灾害。     

洞庭湖区湿地生态系统存在的问题及其对策研究

洞庭湖是我国最大的淡水湖泊湿地景观生态系统之一,湿地资源丰富.由于泥沙淤积,洞庭湖区调蓄容积减少、洪水位不断抬升、江湖关系改变.在加重湖区的防洪负担、造成严重的洪涝灾害的同时,也降低了湖泊水体对各种污染物的稀释自净能力和水环境承载能力,导致湖泊湿地生态系统严重退化.本文分析了洞庭湖区湿地生态系统的功能,找出了导致洞庭湖区湿地生态系统退化的原因,并针对原因提出了一系列对策,以期恢复其原有功能.     

洞庭湖垸外灾害风险区湖洲高效生态农业模式研究

为了协调好防灾减灾与湖洲农业综合开发的关系,运用灾害学和循环经济学以及农业、林业、牧业、水产、生态、系统工程等科学交叉的理论与方法,将灾害防控技术体系、农业生产方式与高效生态农业结构的优化机理融为一体,设计了湖草洲畜、禽、鱼一体化开发的灭螺治鼠防洪技术集成模式,荻芦洲荻、芦、林、牧、农一体化开发的灭螺治鼠抗洪技术集成模式。并分别在典型区域进行了示范,试验表明：与传统农业生方式相比,生态、经济、社会三大效益十分显著。同时致力于湖洲农业产业化,认为在建设好优势农产品生产基地的基础上,大力发展与之相配套的产品加工等商品服务体系和市场体系,促进荻、芦、林、牧等产品精、深加工,延伸产业链,提高产品附加值,从整体上提高湖洲高效生态农业模式的综合效益,使之成为湖区农业经济的新增长点。     

近25年洞庭湖水质演变趋势及下降风险

利用1991~2015年水质数据研究了洞庭湖水质演变特征,识别了主要驱动因子,并探讨了水质下降对其生态风险影响.结果表明,1991~2015年间,洞庭湖水质总体呈下降趋势,TN和TP是影响水质变化的主要指标,其浓度年均值分别介于1.060~2.072mg/L和0.026~0.146mg/L;其中,1991~2002年间,TN和TP浓度均显著上升,多元回归分析显示水位和泥沙淤积是导致洞庭湖TN和TP浓度升高的主要因素;2003~2015年间,TN浓度进一步明显上升,而TP浓度维持高位,波动变化,氮、磷负荷输入量和水位是影响TN和TP浓度变化的主要因素.洞庭湖生态风险等级则由轻微风险转变为中等风险,TP是影响生态风险的主要水质指标;受洪水、农业面源污染和城市化等影响,洞庭湖磷风险时空差异较大,1991~2008年间,各湖区磷风险均有所升高,其中西洞庭湖磷风险增长幅度最大;2009~2015年,各湖区磷风险均有所降低,其中西洞庭湖下降幅度最大,而东洞庭湖下降幅度较小.因此,进一步控制入湖氮磷负荷、优化水位及重点关注磷风险是保护洞庭湖水生态的重要举措.     

西洞庭湖入湖河流磷的污染特征

为识别西洞庭湖长江三口分流来水与洞庭湖水系河流来水磷元素的污染特征,于2016年1-12月在西洞庭湖的主要入湖河流松滋河（三口分流河道）、沅江和澧水（洞庭湖水系河流）开展了水文水质同步调查,研究了入湖河流中磷浓度和组成的时空分布特征,剖析了水文因素对磷污染特征的影响,探究了磷的来源结构.结果表明,3条主要入湖河流流量平均值表现为沅江（1 718 m3/s）>松滋河（935 m3/s）>澧水（884 m3/s）,ρ（TP）平均值表现为沅江（0.070 mg/L） < 澧水（0.077 mg/L） < 松滋河（0.138 mg/L）;沅江的年均入湖磷通量（4 177.26 t/a）对于西洞庭湖磷污染而言仍起主导作用;沅江、澧水与松滋河的磷的形态以DTP（溶解态磷,占比为78.56%~90.19%）为主,并且松滋河DTP占比（90.19%）显著高于沅江和澧水（78.56%~83.34%）.进一步的分析显示,3条河流的磷污染状况受水文因素影响显著,沅江和澧水磷浓度表现为汛期高于非汛期,磷的主要来源为非点源;松滋河的磷浓度表现为非汛期高于汛期,汛期主要取决于长江来水状况,非汛期主要取决于松滋口以下区间的点源污染状况.研究显示,3条河流磷浓度和形态均具有时空差异性,并且年内变化规律差异较大.      

三峡工程的运行对洞庭湖水环境容量的影响

以COD、TN、TP为例,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化,并对其产生原因进行了分析,结果表明,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量,而在丰水期有小范围的降低。总体来看,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量,对洞庭湖水体状况的改善起到了积极的促进作用     

洞庭湖水环境污染状况与来源分析

在对洞庭湖水环境污染状况评价与时空变化规律分析的基础上,探讨了洞庭湖的特征污染物及主要来源。结果表明:2008年洞庭湖Ⅴ类及劣V类水质达78.6%,东洞庭湖和洞庭湖出口的营养级别达轻度富营养,总体水质呈现由入湖口水域到湖体水域到出湖口水域,水质逐渐改善的特点;洞庭湖的特征污染物为总磷和总氮;磷污染物主要来源于洞庭湖区、沅江和湘江;氮污染物主要来源于湘江,洞庭湖区氮磷污染主要来源于农业面源和城镇生活污染。     

中国湖库洪水调蓄功能评价

湖泊是抵御湖区水系洪水灾害的天然屏障,而水库是现代防洪工程体系的重要组成部分,两者共同肩负我国防洪减灾的重任。为探明我国湖、库洪水调蓄功能状况,分析区域防洪需求进而提出对策建议,论文以湖泊可调蓄水量和水库防洪库容为评价指标,基于可调蓄水量与湖面面积以及防洪库容与总库容的数量关系构建模型,分别对我国湖泊和水库的洪水调蓄能力进行了初步评估。结果表明,我国湖泊可调蓄水量和水库防洪库容分别为1 475.47×10⁸和2 506.85×10⁸ m³,湖库洪水调蓄功能总量为3 982.33×10⁸ m³。从空间分布来看,湖泊调蓄能力以西藏、青海、江苏等省以及西北诸河、长江、淮河等流域较强;水库调蓄能力以湖北、广东、湖南等省以及长江、珠江、黄河等流域较强;湖库综合调蓄能力则以西藏、湖北、青海、江苏、湖南等省以及长江、西北诸河等流域较强。从防洪需求来看,珠江、长江、海河、淮河等流域湖库调蓄能力与设计洪量的比值较小,防洪压力较大。针对珠江流域和海河流域,建议通过兴建水库等工程建设提高流域防洪能力;针对长江流域和淮河流域,可结合退田还湖和水库建设提高湖库综合调洪能力。研究结果可为我国防洪建设和洪水管理提供科学指导。     

洞庭湖区污染控制区划与控制对策

实行分区污染控制与管理是开展洞庭湖区污染综合防治的有效措施. 基于洞庭湖区主要污染物来源分析和污染控制区划原则,对洞庭湖区的污染控制区划进行了探讨,并根据各分区污染负荷特征提出了相应的分区控制措施. 结果表明,洞庭湖区主要污染物氮、磷和COD_Cr主要来源于农业面源和城镇生活污染. 洞庭湖区可划分为中心城市污染控制区、平原农业综合整治区和山地丘陵生态保育区3个污染控制区. 中心城市污染控制区以城镇生活和工业点源污染为主,平原农业综合整治区以农田径流和养殖业污染为主,山地丘陵生态保育区以畜禽养殖和农田径流污染为主. 针对各区污染特征提出了相应的污染控制对策,以期为洞庭湖区污染防治工作提供帮助.