基于游程理论和Copula函数的辽宁省农业气象干旱特征研究

基于辽宁省近30年的气象站点逐月气候数据,计算SPEI-3指数作为农业气象干旱指标,利用游程理论对辽宁省的干旱特征变量进行识别,使用Copula函数同时从站点尺度和区域尺度对辽宁省干旱特征的联合分布和重现期进行了分析。结果表明:Frank-Copula函数对辽宁省农业气象干旱特征变量联合分布特征模拟效果最好;在相同干旱历时和干旱强度的条件下,各站点的联合重现期比单变量重现期小。干旱事件多集中在干旱历时小于4个月,干旱强度小于3的情况下发生;辽宁省不同干旱类型发生概率由高到低的排序为:季内中旱、跨季中旱、月内轻旱、半年以上重旱、月内中旱、季内轻旱。其中在季内中旱、月内轻旱和月内中旱的情况下,辽西地区发生干旱的概率最高;当干旱历时保持一致,随着干旱强度的增加,其最大最小联合重现期有明显增大的趋势;而当干旱强度保持一致,随着干旱历时的增加,不同干旱等级下联合重现期的变化规律不一致。     

基于模糊数学的风电场地质灾害危险性综合评价模型

提出一种基于模糊数学的风电场地质灾害危险性综合评价模型。该模型首先分析了灾害发育的特征,根据风电场内地质环境条件、地质灾害的主要引发因素,结合模糊数学理论按照灾害危险点和非危险点进行划分,构建灾害危险性评价指标体系;结合模糊最优识别理论建立危险性初步评价的模糊识别模型。利用该模型对某风电场地质灾害危险性进行了分析评价,结果表明,该模型给出的危险性等级与实际评估区域危险性等级接近相同,评估误差较小,具有很高的准确性。     

基于随机森林的旱灾损失模型构建与应用——以河南省雨养小麦为例

定量刻画致灾因子和产量损失率之间的关系可以为农业灾损快速评估及风险评价、区域防灾减灾工作提供服务。以雨养小麦为例,筛选河南省雨养为主的县(有效灌溉面积占耕地面积比例大于等于0.6的县)为研究区。对研究区的历史小麦产量数据进行时间序列分解,得到趋势产量,进而计算产量损失率。基于游程理论利用小麦生育期内不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)进行河南省干旱事件的识别和特征分析。筛选出小麦减产且生长季内发生干旱的年份所对应的小麦损失率和SPEI数据构成样本数据。利用随机森林建立多尺度SPEI和小麦损失率之间的模型,并进行精度验证。研究结果显示:①河南省耕地范围上不同时间尺度的SPEI总体呈现干湿一致的趋势。河南省冬小麦全生育期识别出的干旱历时和干旱强度年均值的分布具有一致性。②本文建立的损失模型的平均绝对误差为0.069,均方根误差为0.083,模型精度能够满足产量损失预评估的要求,可以为产量损失快速评估提供参考依据。     

基于风险矩阵的区域农业旱灾风险链式传递评估方法

为综合评估农业旱灾风险,依据危险性、灾损敏感性、暴露性、抗旱能力4个子系统相互作用关系选取指标,用遗传模糊层次分析法确定权重,用集对分析与灰色关联对农业旱灾风险各子系统进行评价,用风险矩阵合成各子系统的评价结果,构建了基于风险矩阵的区域农业旱灾风险链式传递评估方法。该评估方法用于安徽省淮河流域的结果表明:亳州农业旱灾风险为重险,淮北、宿州、阜阳、蚌埠、滁州淮河流域为中险,合肥淮河流域为轻险,淮南、六安淮河流域为微险,结果与实际情况相符。上述改进的集对分析与风险矩阵耦合的旱灾风险链式传递评估方法科学合理,为区域农业旱灾风险评估提供了新途径,在实际自然灾害风险评估中具有推广应用价值。     

政府突发事件应急能力综合评价

应对突发事件的能力是体现政府执政水平的重要标志之一。提出应充分考虑评价对象的属性以及各评价方法的特点，可以采用层次分析法与模糊综合评价法相结合的方法对政府突发事件应急能力进行评价。运用层次分析法建立层次结构模型，确定指标权重，通过模糊综合评价法构建评价模糊矩阵，进行模糊运算，得出综合评定结果。     

Kappa系数在干旱预测模型精度评价中的应用——以关中平原的干旱预测为例

Kappa系数较多地用在评价遥感影像分类精度中。通过对分类影像和参考影像逐个像元统计,并建立误差矩阵,可以较准确地验证遥感影像分类的精度。将Kappa系数引入到关中平原地区加权马尔可夫和自回归移动平均两种干旱预测模型的精度评价中,基于标准降水化指数和条件温度植被指数两种干旱指标,对干旱监测数据和模型预测数据建立误差矩阵,得到了错估误差、漏估误差、总体精度和Kappa系数。综合应用4种评价指标分析模型的预测结果表明,错估误差和漏估误差能够验证预测模型的局部适用性,总体精度在一定范围内不能够直接反映模型的预测精度,Kappa系数可以较精确地评价不同时空间尺度的干旱预测模型精度。当参与预测的样本数目增加到一定程度时,Kappa系数和总体精度基本相等,可以更准确地评价模型预测精度。     

基于三角模糊数的化工园区事故应急救援能力评价

在化工园区事故风险分析的基础上,以危险化学品泄漏事故为对象,从化工企业、园区自身、外部援助3个责任主体方面分析应急救援能力需求,针对性构建应急救援能力评价指标体系;对评价指标进行分类量化处理,建立风险和应急救援能力之间的联系;基于三角模糊数理论和模糊综合评价理论建立了模糊综合评价模型。通过上述指标体系和评价模型从而达到对化工园区事故应急救援能力综合评价的目的。某化工园区应用实例评估分析结果表明该模型及评价方法具有较强的实用性和借鉴价值。     

水利工程群应对干旱能力评价方法及应用

基于水利工程群应对干旱能力的影响因素分析,从水利工程的布局、规模和运行管理两个层面构建水利工程群应对干旱能力评价指标体系。综合层次分析法和熵值法两种确定权重的方法,确定各评价指标的组合权重,采用模糊综合评价法构建了水利工程群应对干旱能力评价模型。该评价模型在漳卫河流域的应用结果表明,该流域整体应对干旱能力水平较弱,未来需要加强对现有水利工程体系的科学调度管理,并充分利用流域外调水提高干旱应对能力。     

自然灾害的模糊识别模型及其应用

自然灾害是各种模糊因素综合作用的结果,模糊集理论与方法是评价自然灾害的重要手段。本文提出应用模糊识别模型进行自然灾害评价,以洪水灾害为例,将模糊识别结果同灰色关联度模型的评价结果进行了分析比较,结果表明,模糊识别结果比灰色关联度模型结果更客观、更符合实际。     

西南地区短期/长期综合干旱指数的构建与应用

西南地区雨水充沛、气候湿润,但近年来,该地区严重干旱频发,造成了难以估量的经济和社会损失。干旱评估作为干旱灾害监测与防御的一个重要方面,如何准确评价并预测研究区域的旱情是当前研究的热点和难点。以西南地区南盘江小龙潭以上流域为研究区域,基于日降水、日蒸发、日均气温等水文气象资料,采用栅格化的新安江模型,对研究流域进行日尺度模拟,根据模型计算的栅格土壤含水量以及栅格产水量分别计算土壤相对湿度指数和标准化径流干旱指数,综合改进的帕默尔指数、帕默尔水文干旱指数、帕默尔水分距平指数、不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数,利用主成分分析方法,分别研制基于新安江水文模型的短期/长期综合干旱指数并探讨了其在南盘江流域的适用性。结果表明:短期综合干旱指数和长期干旱指数均能很好识别并评价南盘江流域的历史干旱。该研究成果可为西南地区及其他地区建立和健全干旱监测与预警系统提供重要参考。     

基于SPI的渭河流域干旱特征演变研究

基于渭河流域21个气象站的1961-2010年的标准降水指数(SPI),采用Mann-Kendall趋势检验法研究了各个站点12个月份的SPI、干旱严重程度以及干旱历时的变化趋势,最后运用Copula函数计算了渭河流域两种典型干旱情景下的联合重现期。得到主要结论如下:(1)整个渭河流域干旱趋势明显,其中干旱化显著的月份主要有11、12以及1月,而有湿润化趋势的月份主要集中在7、8月份,此外,干旱严重程度与干旱历时的变化趋势均不显著;总的来说,该流域干旱季节越干旱而湿润季节越湿润的趋势进一步加大了水资源管理的难度,渭河流域存在较大的旱涝风险;(2)就"且"重现期而言,渭河流域发生典型中度干旱和典型重度干旱的联合重现分别为28.9年和53.1年一遇;整个渭河流域发生中度干旱的可能性大,流域西北部发生旱灾的概率要大于东南部。因此,相关部门应该加大渭河流域西北部干旱监测力度,提前做好防灾减灾的准备。     

基于SPEI的华北地区近50年干旱发生强度的特征及成因分析

基于华北地区67个气象站1962-2011年的实测资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),统计了近50 a各站点出现的干旱过程,探讨了华北地区干旱发生强度的时空分布特征和中度以上干旱的空间分布特征,并对干旱成因进行了分析。结果表明,近50 a来华北地区干旱发生强度呈明显的增强趋势,尤其是在20世纪80、90年代;华北地区干旱发生强度的整体特征是西北和东南部地区较强,东北和中西部地区较弱;造成华北干旱的最主要因素是降水量的起伏变化,这在20世纪80,90年代表现得特别显著。     

基于AHP的轨道交通施工风险模糊综合评价方法——以福州轨道交通1号线为例

以福州轨道交通1号线为研究对象,在地形、地貌和水文地质等资料的基础上,结合车站基坑、隧道等工程规划情况,识别了可能对工程造成影响的风险因素,构建了轨道交通工程的风险指标体系,利用层次分析法计算了指标权重,应用模糊综合评价法结合风险评估矩阵,依据工程风险分级规范制定了风险等级和接受准则,构建了轨道交通的风险评价模型。评价结果指出了福州轨道交通1号线的主要施工风险因素和风险集中的地理区域,可为工程的风险管理和风险监控提供参考。     

基于全寿命的工程建设项目风险模型研究

本研究考虑工程项目全过程的风险相关性,将工程阶段划分为6阶段链式目标,构建基于全寿命周期的工程风险识别模型,包括两个核心指标:事故风险评价和事故损失评价。将工程风险视为前后阶段可传递的链式过程,构建工程全寿命风险评价模型。通过条件概率计算方法,建立全寿命期阶段工作能力的实现概率模型,以及项目健康指标的计算模型及其相关参数的选取方法。对比风险损失程度分级评价方法,提出工程事故鉴识的综合损失评价方法。考虑事故损失在事故链中的传递,建立事故直接损失的定量评价和间接损失的半定量评价方法,构建综合评估矩阵,并提出不同的损失组合下损失评价原则,设计了工程全寿命鉴识事故风险损失综合评价程序。     

沿海农村台风“避难所”的配置合理性评价模型

我国东南沿海农村地区是世界上遭受台风灾害袭击最严重的地区之一。根据实地考察数据与分析资料,通过对台风灾害的全面风险分析与评估,依据应急过程的内在特点和避难所的功能特点,从台风避难场所的规划设计、内部硬件设施、外部软件环境三个方面出发,建立了层次化评价指标体系,应用层次分析法建立配置层次分析模型,确定指标权重,利用模糊综合评价法构建了评价模糊矩阵,进行模糊运算,得出综合评定结果。实例证明了该方法的有效性。     

信息矩阵方法在面雨量预报集成中的应用

对多种数值天气预报降水产品进行集成应用,是克服单一预报模式缺点、提高预报准确率的有效途径。任何预报集成方法其本质是建立输入-输出关系,在数学上可以用函数关系表达。给出了用信息矩阵识别这种函数关系的方法,并以面雨量预报为例建立了集成方案。利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)两种数值模式降水预报产品分别计算输出了淮河流域面雨量预报产品。利用地面观测雨量资料,采用泰森多边形法计算流域面雨量实况。将2011年6-8月ECMWF、JMA面雨量预报产品和面雨量实况资料作为学习样本,构建了模糊关系矩阵。利用2012年6-8月ECMWF、JMA两种数值模式面雨量预报产品进行了集成预报试验。采用降水分级检验评分(TS)方法,对比分析了ECMWF、JMA以及集成预报(CFCST)的预报性能。结果表明:基于信息矩阵方法的面雨量集成预报性能总体上高于单个预报成员。     

加筋高路堤稳定性评价的信息扩散模型

利用模糊信息优化处理的基本理论（模糊近似推论、信息扩散、信息集中），建立了加筋高路堤稳定性的分类及评价其指标的信息矩阵，获得了加筋土高路堤稳定性评价的信息扩散模型。通过对北张沟加筋高填路堤进行的稳定性分析，表明该模型能较全面地考虑加筋高路堤边坡稳定性的影响因素，评价结果合理。     

干旱变化、影响及适应调查与分析——以宁夏回族自治区为例

基于实地考察、访谈和问卷调查获得的321份有效问卷数据,运用频数统计、综合评价模型和模糊综合评价法,详细分析了宁夏地区被调查者对干旱变化及其影响的认识、适应能力及适应措施,定量评估了已有措施的实施效果。结果显示,宁夏地区干旱总体在加重,干旱对农(牧)业生产有显著影响,81.3%的受调查者认为干旱的影响以"粮食减产或绝收"为主;农户对干旱的适应意识较强,但适应能力较弱,而政府部门的适应意识与能力相对较强;针对干旱,农户在生活、生产中分别以"挖水窖"和"抽取井水"措施为主,政府则主要采取"退耕还林还草工程"、"发展高效节水农业"和"水窖集雨工程"等措施;政府实施措施的总得分为3.85,效果总体较好,但在农村的落实度不足。     

西北干旱半干旱区生态系统影响因子初探

通过分析百年尺度上中国西北降水空间分布规律和沙漠界线、农牧交错带界线的演变规律,认为:①干旱、半干旱是西北地区的主要气候特征;②生态系统非常敏感和脆弱;③在维持温饱和经济利益驱动下建立的农、牧业产业结构,是造成西北环境恶化的最主要的原因。     

土石混合体REV尺度数值方法研究

土石混合体是一类较为复杂的宏观二元介质不连续岩土体,不同的块体分布情况及不同的试件尺度导致其具有不同的等效强度特性。基于随机集合体构造(RA S)方法构建了土石混合体的随机模型,编制程序实现了随机模型的输出和数值模型的生成。以西南某大型堆积体滑坡中的典型土石混合体为例,考虑含石量和不同粒径分布规律,建立多组不同尺寸随机模型,进行了大量的数值试验,得到了强度表征单元体积(REV)尺度,在此基础上得到了等效强度参数,并分析了土石混合体受力性能和渐进破坏模式。研究结果表明,土石混合体存在REV尺度,案例所得的REV尺度为1.0 m×1.0 m,不同尺度数值计算结果有一定差别,基于REV尺度的力学参数才符合工程意义。