基于GIS和PSR的江苏省水土流失易发区划分研究

水土流失易发区划分是新一轮水土保持规划的现实需要。基于PSR概念模型,选取12个指标建立评价指标体系,并采用改进的层次分析法求得指标权重,通过多级加权求和,对江苏省平原区进行水土流失易发区划分评价。该方法以250m×250m栅格为单元,借助GIS的空间分析功能制作各层次指标的空间分布图,并分别从压力、状态、响应3个子层次和综合目标层进行评价分析。结果表明:全省平原区水土流失压力分布较为普遍,Ⅲ级及以上压力区域占全省总面积的40.75%;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级易发区域面积分别为10.12%、42.90%、25.73%和1.24%,无Ⅴ级易发区域;最终划定江苏省水土流失易发区面积约占全省总面积的26.97%。具有现状数据的评价单元划分结果与实际情况较一致,说明水土流失易发区划分结果能基本反映江苏省水土流失特点和状况,可作为江苏省水土保持规划的重要依据。     

基于GIS的高原湖泊流域生态安全格局构建及优化研究——以星云湖流域为例

以星云湖流域自然人文环境特征、主要生态环境问题为出发点,结合景观生态学原理方法、熵值法和GIS空间分析技术,实现星云湖流域生态安全的空间分异格局及优化。选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地覆被(利用方式和植被覆盖度)、人口密度、距自然保护区距离、距离建设用地和距水源距离等因素为阻力因子叠加生成综合阻力要素,根据GIS空间成本距离分析原理,引用最小累积阻力模型识别构建流域生态廊道和生态节点,进一步规划优化流域生态功能网络的结构和功能。研究表明:(1)从各安全等级面积比例和平均生态安全指数角度,星云湖流域中度安全占流域总面积的45.81%,高度安全为25.24%,较低安全为21.05%,不安全占7.9%,平均生态安全指数为2.95,流域生态安全总体处于中度安全,生态系统健康一般,但部分地区生态安全性较低,主要分布在南部、东部和北部地区,应重视这些区域的生态保护和建设;同时,坡度、水土流失因子和水资源(自然环境要素)、土地利用格局和距离建设用地(人类活动干扰要素)等因素是流域生态安全格局形成的主要因子;(2)识别规划了中枢生态源、核心型生态源斑块、一般生态源、多种级别的生态廊道和生态节点或战略点等构成的具有结构性和层次性的流域生态安全网络格局,对不同层次和结构的生态源、生态廊道和生态节点或战略点进行针对性建设保护,将有效提升流域生态系统的功能价值性和系统的完整性,进而加强流域生态稳定安全。     

灾变山地环境影响下小流域脆弱性评价研究

流域脆弱性评价中,如何有效结合自然及社会等多方面因素开展较大区域尺度评价是目前研究的难点之一,特别是结合灾变山地环境影响,开展小流域脆弱性评价,对于山区流域防灾减灾及可持续发展具有积极的指导意义。采用栅格单元与小流域单元相结合的评价方法,综合自然与社会因素,并引入活跃灾害事件对小流域脆弱性的影响,从灾害危险度与社会易损性角度构建评价体系,应用3S技术,选取彭州龙门山区开展典型案例研究,开展灾变山地环境影响下的小流域脆弱性评价。最终将研究区小流域脆弱性划分为轻度、中度、高度及重度4个等级,各级含小流域个数分别为12、21、27及17个,相应面积占整个研究区面积的比例分别为11.53%,38.63%,40.46%及9.38%。针对区域内重大灾害事件,对评价结果进行验证表明,综合自然和社会因素,并引入灾害事件构建评价体系,并以栅格与小流域单元相结合的评价方法,对灾变山地环境下较大区域尺度流域脆弱性评价具有可行性,可为区域尺度小流域脆弱性评价研究提供一定参考。     

基于GIS与信息量模型的溪洛渡库区滑坡危险性评价

通过高分辨率影像对溪洛渡库区段金沙江两岸5 km范围内滑坡灾害遥感解译,结合野外实地调查验证,已查明共有滑坡161处。从滑坡形成机理入手,选取高程、相对高差、坡度、坡向、岩性、地震、降雨等7个评价指标,首先分析滑坡与各因素的空间分布关系,然后采用层次分析法和信息量模型对研究区进行滑坡危险性评价。研究结果表明:(1)研究区滑坡易发生在高程600～1 300 m、高差100～700 m、坡度15°～40°的区域,降雨量越大,滑坡发生的概率越大,且坡向对滑坡发生也有影响,其中东、东南、西、西北方向的滑坡相对较多;(2)极高和高危险区占研究区总面积的27.86%,却包含研究区76.4%的滑坡数量,说明这些区域滑坡分布十分密集,危险程度较高,与实际情况相吻合;(3)极高危险区和高危险区主要集中在溪洛渡坝址沿江两岸附近区域、距离坝址约25～35 km的金沙江右岸区域和库尾金沙江左岸20 km范围区域,库区中段大部分区域都是中、低和极低危险区;(4)滑坡灾害点空间分布与危险评价等级之间相关性达0.970 3,利用ROC曲线对评价结果进行验证,评价结果理想,精度高达81.88%,可为库区防灾减灾工作提供理论支撑。     

基于RS和GIS的地质灾害易发性评价研究——以南昌市湾里区为例

选取南昌市湾里区作为研究区,借助ARCGIS软件对研究区的坡度、植被覆盖度、降水量、人类活动四个指标进行分析,利用AHP决策分析法计算指标权重,得出人类活动的权重值最大,采用综合评价模型,对研究区的地质灾害易发性进行评价,并将研究区划分为地质灾害不易发区、低易发区、中易发区和高易发区四个区域,其中不易发区主要分布在研究区的北部,即罗亭镇北部一带;低易发区主要分布在研究区的南部,即招贤镇的东南部;中易发区主要分布在研究区的中部,即罗亭镇的南部、太平镇的北部、梅岭镇的大部分区域以及招贤镇的东北部;高易发区主要分布在太平镇的南部、梅岭镇的西南小部分区域,洗药湖以及招贤镇的西部区域。     

基于AHP-GIS的重庆市山洪灾害风险区划研究

山洪灾害风险评估与区划是山洪风险管理和决策的重要依据，可有效指导山洪灾害防治工作。利用重庆市2013~2015年山洪灾害调查评价数据，融合降雨条件、下垫面、人口条件、经济财产等多元参数，嵌入抗灾能力修正系数，建立重庆市山洪灾害风险性评价指标体系。利用层次分析法(AHP)确定各指标权重，并依托ArcGIS空间分析叠加功能得到重庆市山洪灾害危险性、易损性、风险性分布图。经多目标图层综合叠加与非监督聚类分析，将境内山洪灾害风险强度分为微、低、中、较高、高5个等级，其面积比例分别为14.97%、25.19%、24.41%、22.2%及13.23%。据此，将重庆市山洪灾害风险划分为渝东北高海拔山地较高风险区（1.42 km²）、渝东北中海拔山地中低风险区（1.12 km²）、渝东南中海拔山地高风险区（1.69 km²）、渝中部低海拔山地低风险区（2.07 km²）、渝西中低丘陵低微风险区（0.59 km²）及渝西低丘平坝较高风险区（1.34 km²）6个分区，风险度分布与分区结果客观反映了山洪灾害发生特点、分布情况、易发程度和防治迫切程度的区域差异。     

喀斯特山地城市生态系统弹性变化分析——以贵阳市区为例

生态系统弹性是衡量区域生态系统健康和承载力的重要指标。基于生态系统弹性强度系数和生态系统弹性限度系数构建了生态系统弹性力综合评价模型,并运用标准差距平法对计算结果进行分级,对贵阳市区2000、2005、2010和2015年的生态系统弹性时空演变进行定量研究。结果表明:(1)贵阳市区的生态系统弹性力分级占比较大的主要为较强、中等和较弱,占总面积的95%左右,其余为很弱和很强的区域,占比约5%;(2)贵阳市区的生态系统弹性力在2000～2015年大体呈波动减弱态势,其中弹性力分级为较弱和很弱的区域分别增长3.24%和1.12%,而较强的区域则减少2.60%;(3)但弹性力很强的地区面积增加0.83%,部分区域的生态系统弹性力有所增强。     

长清区农业干旱灾害风险评价与区划

基于自然灾害风险形成机理,从致灾因子危险性、成灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个子系统中选取指标,采用层次分析法赋予不同权重,利用加权综合评价法,构建干旱风险评估模型,借助GIS空间分析技术,全面综合地对区划结果分别进行评价,并划分出风险等级。结果表明:长清区干旱综合风险性呈现西南高、东北低的空间分布规律。综合高度风险性区域占全区面积20.30%,中度风险性面积占23.17%;低度风险性面积占23.17%,轻度风险性区域占34.25%。研究结果可为当地农业干旱灾害预警及有关部门的旱灾管理、防灾减灾决策制定提供理论依据和指导。     

基于加权叠加模型的高原湖泊流域重要生态用地识别——以星云湖流域为例

生态用地在维持区域生态平衡和保障区域生态安全具有重要意义。以云南星云湖流域为研究区,运用层次分析法和GIS技术,从水土保持、地质灾害规避与防护、生物多样性保护和水资源安全4个方面,构建了流域重要生态用地识别指标及其识别方法,并识别出流域重要生态用地空间分布。结果表明:(1)加权叠加模型更适用于高原湖泊流域重要生态用地识别;(2)根据生态用地重要性分为核心型、辅助型、过渡型和非重要生态用地,面积分别为75.98 km~2、105.05 km~2、89.47 km~2和65.11 km~2,分别占流域生态用地总面积的22.64%、31.30%、26.66%和19.40%。识别结果能较好地反映重要生态用地维护流域的生态安全。以星云湖流域作为高原湖泊流域的典型,为高原湖泊生态保护提供科学方向,以期协调流域经济发展与生态保护的矛盾,促进可持续发展。     

基于GIS的太湖流域主要生态风险源危险度综合评价研究

以太湖流域主要生态风险源为评价对象，充分考虑多类型多等级风险源作用强度的差异性，构建了风险源危险度评价模型，并在此基础上依据风险源发生机率、强度及作用范围等建立了太湖流域洪涝、干旱、极端气象、土壤侵蚀及污染排放等主要生态风险源的危险度评价指标体系。在ArcGIS技术支持下，创建了太湖流域1 606个网格和24个县市的风险源危险度统计数据库，采用AHP权重法确定指标权重，运用叠加分析、空间分析等技术方法最终实现太湖流域单要素及综合生态风险源危险度的定量评价。结果表明流域内生态风险源的分布存在明显的空间分异规律。其中，高生态风险源危险区集中分布在环太湖北部一带，面积约占流域面积的1172%；较高危险区主要呈“西北 北 东北 东”半环状分布格局，所占面积约2452%，危险度较低的区域集中在流域西南部的苕溪流域一带，面积占1566%。此外，不同区域主导生态风险源组成亦不同，约599%的区域是以污染排放为主导生态风险源，主要分布在镇江 宜兴 长兴 安吉一线以东的地区；2545%的区域主导生态风险源为干旱，主要集中在镇江 宜兴 长兴 安吉一线以西；1244%的区域是以洪涝灾害为主导风险源，集中分布在湖州、宜兴等地；而以水土流失、极端气象灾害作为主导风险源地区相对较为分散，所占比例较小     

长江（万州段）水体溶解性有机物的荧光光谱分析

按照河床形态、水文条件、排污口分布、支流状况等特点从长江万州段及长江支流苎溪河选取8个断面进行采样，对水样中溶解性有机物（DOM）的荧光光谱特征进行了分析和研究。利用日立F 4500荧光分光光度计对长江水、普通自来水和纯水在紫外光激励下产生的荧光光谱及其特性进行了比较研究。同时，研究了不同水样、不同取样点的水体DOM的荧光特性和三维荧光光谱图。结果表明：长江水在波长290 nm左右的紫外光激励下能产生较强的荧光。荧光峰是350~550 nm 范围的宽谱峰，荧光峰值波长在450 nm左右。但是不同取样点水样的荧光峰强度明显有差异，在4号、5号、2号取样点的水样荧光强度明显高于其他取样点，这与采样点附近污染源排放有明显的关系。该研究方法可作为鉴别水质污染的一种有效的手段.     

气候变化对西苕溪流域未来洪水影响研究——Ⅰ.VIC模型评估

可变下渗能力模型VIC是基于单元网格的分布式水文模型，易于与气候模式进行耦合，从而揭示气候变化对水循环的复杂影响，为分析气候变化情景下流域洪水的响应特征提供技术支撑。作为研究工作的第一步，构建了基于5 km×5 km网格分辨率的西苕溪流域VIC径流模拟模型。利用流域出口横塘村水文观测站1990~2000年日流量观测数据并结合西苕溪流域的汇流特点，采用Dag Lohmann汇流模型进行参数率定和验证。模拟结果表明：VIC模型对西苕溪流域日、年径流量的模拟值与观测值吻合良好，率定期和验证期的多年平均年径流相对误差Er分别为077%和343%，模拟日或月流量的确定性系数和Nash Suttcliffe系数都大于075，特别是对洪水年汛期流量过程的模拟，确定性系数均大于080，模型对洪水的模拟可信性较高     

基于流域演化的泥石流敏感性分析

基于泥石流来源于某些处于特殊演化阶段的分支小流域的理论,分析了面积高程曲线及其参数与泥石流活动的关系。面积高程曲线积分值S表征流域内松散固体物质量,S/2对应的相对高差比值K表征流域源地面积在不同高程的分布,以S和K为参数提出泥石流敏感性分析思路。针对汶川县主要公路(都汶公路和省道303)沿线泥石流敏感性分析,在Arcgis、Matlab等软件的支持下,基于震前1:50 000地形数据,计算了研究区泥石流流域的S和K。根据计算结果,初步判定了各流域的地貌发育阶段,以及流域源地汇水区的高程位置。并根据震后泥石流实际活动情况,对于S小于0.5但又属于震后频发型,或者S值大于0.5但其面积较大且分支较多泥石流沟,进行了次一级子流域的面积高程值计算,判定其易发生泥石流具体源地。最后,根据流域面积高程值S得出了研究区泥石流敏感性分级图,分析结果基本反应了地貌演化对泥石流发生能力的潜在影响。     

典型暴雨泥石流堆积扇危害范围演变规律

以小江流域蒋家沟、大白泥沟为研究区,利用1987~2014年陆地卫星影像数据,采用面向对象自动解译和人工目视解译相结合的方法,生成两条泥石流沟不同时期堆积扇危害范围数据集产品;结合地形资料,分析不同发育期泥石流堆积扇危害范围变化情况及其影响因素。分析表明:(1)1987~2014年,蒋家沟、大白泥沟泥石流堆积扇危害面积出现退缩趋势。(2)处于壮年期的大白泥沟流域堆积扇退缩幅度小,处于老年期的蒋家沟泥石流堆积扇退缩幅度大,且已趋于稳定。(3)水源、物源和人类活动是蒋家沟、大白泥沟堆积扇危害范围变化的主要影响因素。     

基于GIS和AHP的芦山地震灾区泥石流危险性评价

采用层次分析法，通过判断矩阵建立起各要素之间的数量关系，选取坡度、地层岩性、断裂带、植被覆盖、地震烈度及年降雨量作为评价指标，并阐明了各指标与泥石流之间的相互关系。建立以地理信息系统为平台的泥石流危险性评价模型，得到地震灾区泥石流危险等级分区图。通过评价，初步认识到研究区内芦山县、天全县、名山区、雨城区位于泥石流极高危险区，且评价分区结果与区内地灾点分布特征相吻合     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域--赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4 km×4 km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093，Ens系数在079~099，年径流统计量相对误差均低于8%；校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092，Ens系数在075~091，年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4 km×4 km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093，Ens系数在079~099，年径流统计量相对误差均低于8%；校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092，Ens系数在075~091，年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

基于层次分析法的未确知测度理论泥石流危险性评价

将未确知测度理论与层次分析方法相结合用于评价泥石流危险性。根据泥石流危险性的影响因素和等级划分标准，选取泥石流规模、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、最大相对高差、流域切割密度、主沟床弯曲系数、泥砂补给长度比、24小时最大降雨量、人口密度等10个指标作为泥石流危险评价因子，利用未确知测度理论建立泥石流危险性评价指标的未确知测度函数，通过层次分析方法确定各评价指标的权重，依据置信度识别准则对泥石流危险性进行评价，并结合实例进行了对比分析。研究结果表明，基于层次分析方法的未确知测度理论的评价方法评价过程合理、置信度高、结果可靠，为泥石流危险性评价提供了一种新的方法     

基于数值模拟的小流域泥石流危险性评价研究

通过重点研究岷江小流域内6条泥石流沟，采用野外实地调查和遥感影像解译，以及在同实际降雨频率相同的条件下运用FLO 2D进行的数值模拟，重现了泥石流暴发现状，得出其堆积扇危险特征，与实际作出对比验证，计算出其堆积扇面积的误差比率在-25%~12%之间，冲出量的误差比率在-16%~-1%之间，模拟结果较好。并同时对研究区内高、中、低3种危险类型的面积及特征进行分析，得出小流域内的泥石流堆积扇危险面积所占比例。根据相同参数设计模拟5%、1%降雨频率下泥石流结果，得出3种不同频率下的堆积扇平均堆积深度、堆积扇面积和冲出量，可为研究区的泥石流风险评估、预警预报、工程治理和危险范围分区提供有效的参考依据     

基于流域地形地貌特征的分布式汇流方法

以长江三峡区间沿渡河流域为例,采用HEC-HMS水文模型系统为模拟工具,基于流域下垫面特征和水动力条件提出了一种分布式单位线方法,并应用于降雨径流过程模拟。以自然分水线划分子流域,基于DEM数据和GIS工具提取河网水系特征。采用7种模型评估指标,分别从总量平衡,过程拟合,高水流量和低水流量4个角度评判模型的模拟效果及精度,并给出了模型模拟结果的量化统计指标。模拟结果表明:25场洪水中,洪峰流量相对误差小于20%的有80%,径流深相对误差小于20%的有96%,Nash-Sutcliffe效率系数大于0.8的有84%。由此可知,提出的分布式汇流方法可有效利用流域下垫面特征和GIS工具提取模型参数信息,适应于无资料流域的降雨径流过程模拟应用。