基于机器学习方法的上海市暴雨内涝灾情预测模型研究

本文基于区域灾害系统理论,综合考虑致灾因子、暴露度和脆弱性,提出了一套暴雨内涝灾情预测指标体系;在此基础上利用上海市应急联动中心110接报暴雨内涝灾情数据,构建了暴雨内涝灾情预测BP模型(Back Propagation Model)和XGBoost模型(Extreme Gradient Boosting Model),并对比分析了预测模型效果,实现对上海市暴雨过程内涝灾情数量预测;最后对内涝灾情影响等级进行阈值划分,以期为暴雨内涝影响预报与风险预警业务、服务及灾害管理提供技术支撑。结果表明:1)综合考虑致灾因子、暴露度、脆弱性指标且不经主成分分析降维的指标组合作为暴雨内涝灾情预测指标体系时,BP模型和XGBoost模型的预测精度最优;2)全量样本XGBoost模型总体表现最优,暴雨内涝灾情的右偏分布和内涝灾情的异常高值均对XGBoost模型预测误差有不同程度的贡献;3)综合评价法在历史灾情百分位法和模拟灾情百分位法基础上,结合多年业务实践经验和用户对于110灾情的处置承受力对暴雨内涝灾情进行阈值划分,在实际应用中具有一定参考意义。     

宁波近海沉积土动力特性的试验研究

土的动模量、阻尼比和砂土抗液化强度是土动力特性的主要指标，是研究重大工程场地设计地震动参数的基础性资料。结合宁波象山港大桥工程场地地震安全性评价工作，采用南京工业大学自行研制的GZZ-1型自振柱仪，首次对宁波近海沉积的淤泥质粘性土、粘性土和砂土进行了动模量和阻尼比的试验研究。发现土的动剪切模量比C／Cmax、阻尼比λ与剪应变幅值γ的关系，可分别采用Martin-Davidenkov模型和作者建议的阻尼比经验公式进行拟合；此外，采用南京工业大学自行研制的DSZ-1型动三轴仪，首次对宁波近海沉积的砂土和粉土进行了液化试验研究，结果表明，宁波近海沉积的砂土和粉土的抗液化强度可采用指数函数进行拟合，且与南京长江三桥场地粉土的抗液化强度相近，但明显大于福建标准砂的抗液化强度。     

海平面上升对广东近岸海域环境影响研究

全球气候变暖会引起海平面上升,已有研究表明,广东沿海海平面上升量最大,上升速度为2.19 mm/a。本文根据张锦文对广东沿海的海平面上升估计值,研究了广东沿海到2030年、2050年和2100年时由海平面上升造成的海岸滨线后退和海岸面积损失的影响,并进一步分析了海平面上升对广东近岸海域红树林、海草和湿地生态系的影响。     

城市化对上海市五角场地区鸟类群落的影响

从时间及空间2个尺度上分析了城市化对上海市五角场地区鸟类群落的影响。结果表明，城市化过程中五角场地区的鸟类急剧减少，种类数从128种降至46种，科的数目也减少近半，其原因主要是城市化导致鸟类栖息地丧失和栖息环境的改变。农田水网生境的消失直接导致游禽在该区域的全部消失，80%游禽和农田村居鸟类也随之迁出该区域。现存的鸟类群落组成以林区鸟为主，其次是灌丛鸟，主要分布在公园，学校等有大片绿地的区域，其组成特点与现有的园林系统植物群落结构直接相关。城郊自然保护地段仍孕育了大量的鸟类，但由于现有的园林绿化系统结构单一，且彼此分离，呈片断化，难以承担向城内输送物种的任务。一个具有复层混交立体且空间上连续的园林绿地系统是维持城区鸟类多亲性的物质基础。     

Yearly variation in characteristics and health risk of polycyclic aromatic hydrocarbons and nitro-PAHs in urban shanghai from 2010–2018

This study encompassed the regular observation of nine polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and three nitro-PAHs (NPAHs) in particulate matter (PM) in Shanghai in summer and winter from 2010 to 2018. The results showed that the mean concentrations of ?PAHs in summer decreased by 24.7% in 2013 and 18.1% in 2017 but increased by 10.2% in 2015 compared to the data in 2010. However, the mean concentrations of ?PAHs in winter decreased by 39.7% from 2010 (12.8 ± 4.55 ng/m³) to 2018 (7.72 ± 3.33 ng/m³), and the mean concentrations of 1-nitropyrene in winter decreased by 79.0% from 2010 (42.3 ± 16.1 pg/m³) to 2018 (8.90 ± 2.09 pg/m³). Correlation analysis with meteorological conditions revealed that the PAH and NPAH concentrations were both influenced by ambient temperature. The diagnostic ratios of PAHs and factor analysis showed that they were mainly affected by traffic emissions with some coal and/or biomass combustion. The ratio of 2-nitrofluoranthene to 2-nitropyrene was near 10, which indicated that the OH radical-initiated reaction was the main pathway leading to their secondary formation. Moreover, backward trajectories revealed different air mass routes in each sampling period, indicating a high possibility of source effects from the northern area in winter in addition to local and surrounding influences. Meanwhile, the mean total benzo[a]pyrene-equivalent concentrations in Shanghai in winter decreased by 50.8% from 2010 (1860 ± 645 pg/m³) to 2018 (916 ± 363 pg/m³). These results indicated the positive effects of the various policies and regulations issued by Chinese authorities.     

上海市中心城区地表温度与绿地覆盖率相关性研究

利用卫星遥感提取的外环线以内绿地信息和由热红外波段资料反演的地表温度。对绿地覆盖率和中心城区地表温度进行相关分析。结果表明：在上海市外环线以内的大范围内。在有损估计的条件下。地表温度(T）和绿地覆盖率(S)之间满足线性关系；T=33.2132-4.6915S(r^2=1.000),即对整个外环线范围地区。绿地覆盖率每增加1％。地表平均温度将下降0．047℃；绿地对热岛效应的减缓作用。在斑块水平上体现明显，在绿地斑块水平上，地表温度(T)和绿地覆盖率(S)之间满足非线性关系：T=32.733 0.0121S-0.0011S^2 0.0000074S^2 (r^2=0.985)。用延安中路绿地作为检验表明,绿地建成后,地表平均温度降低了0．87～1．29℃。     

上海秋季大气挥发性有机物特征及污染物来源分析

综合分析了上海地区秋季典型月份挥发性有机物(VOCs)及其他痕量气体的污染水平及特征,VOCs平均小时浓度为63.64′10-9,非甲烷碳氢化合物(NMHCs)占挥发性有机物总量的67.43%;通过对VOCs物种浓度及特征比值分析发现研究区域大气老化现象明显;结合区域后向气流轨迹分析,考察了不同来源气流对区域污染特征的影响,发现陆地传输气流乙烷/乙炔(E/E)值较海上传输气流低,而两者的苯/甲苯(B/T)值没有明显差异.     

上海城市水源战略与水源地保护:格局、问题与展望

上海地处中国东部平原感潮河网地区,水资源总量较为丰富,但随着近年来区域快速的经济发展和城市化进程,河道水质逐渐恶化,水质型缺水现象日趋严重。在深入分析上海市水资源特点及饮用水源地分布格局的基础上发现,区域水资源量来源差异显著,河流水质空间分异明显,黄浦江上游及长江口集中水源地与众多郊区分散水源地并存现象突出;指出当前水源地存在区域发展与上游来水影响黄浦江上游水源有效保护,盐水入侵与污水排放制约长江口水源地充分开发,分散格局与水体污染阻碍郊区水源安全利用等一系列问题;最后,分别提出了具有针对性的两江并举城市水源战略,以及黄浦江上游水源地、长江口水源地的保护策略。     

上海地区热带气旋灾情的评估和灾年预测

本文用数理统计方法，计算了１９４９￣１９９０年影响上海地区的热带气旋造成的人员伤亡、农田受淹、房屋倒损三方面的灾情指数。在此基础上划分了灾情等级，最后用灰色预测模型预测出在１９９７年上海将会发生一次中等（含３级）以上热带气旋灾情。     

上海城区PM2.5中有机碳和元素碳变化特征及来源分析

2010年6月~2011年5月间在上海城区点位采集了181组PM2.5样品,采用热光反射法(thermal optical reflectance,TOR)测定了样品中的有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)含量.结果表明,上海城区环境空气PM2.5中OC和EC年平均浓度分别为8.6μg·m-3±6.2μg·m-3和2.4μg·m-3±1.3μg·m-3,两者之和占PM2.5质量浓度的20%.OC和EC的季节平均浓度值冬季最高,夏季最低,秋季OC和EC在PM2.5中的比例最高.全年OC/EC比值为3.54±1.14.采用最小OC/EC比值法估算二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)含量得到SOC年均浓度为3.9μg·m-3±4.2μg·m-3,占OC含量的38.9%.夏季SOC浓度低且与O3最大小时浓度值相关性好,表明光化学反应是夏季SOC的重要生成途径,主导西风向的秋冬季SOC浓度高于静风条件下的浓度水平,存在输送作用.进一步对OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3和OPC进行主成分分析,结果显示上海城区PM2.5中OC和EC主要来自机动车尾气、燃煤排放、生物质燃烧和道路尘,这4个来源对含碳组分的贡献率达69.8%~81.4%,其中机动车尾气在4个季节中的贡献率均较高,生物质燃烧贡献约15%~20%,春季和秋季道路尘影响明显,冬季燃煤的贡献高于其他季节.