湖北省降雨和洪涝特征时空变化规律分析

为揭示降水变化波动与区域旱涝灾害特性间的关系,采用降水集中指数(PCI)、降水异常指数(RAI)、标准化降水指数(SPI)、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)和夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI)等表征降水特性和旱涝急转特征的多个指标对湖北省区域内旱涝急转特性和降水时空变化特征进行了研究,并对其旱涝发生规律和年代际变化进行了系统探讨.研究结果表明:区域降水具有季节性,主要表现为PCI值一般介于11~19,个别年份大于20,RAI值高低值分别发生在7月份和12月份左右;受气候变化等因素影响,省内和不同分区内近年SPI呈现波动和上升趋势,旱涝灾害发生具有持续性;全省及各区PCI,PCD值偏大,PCP值越大即雨季出现越早,则越容易发生洪涝灾害,指示洪涝灾害风险不断增加,尤其鄂西南最为突出;全省年代际变化特征明显,全省按旱涝急转频率及强度各年代际结果依次为1960s,2010s,1970s,2000s,1990s,1980s, 同时与夏季降水百分率结果表现一致.文中所得的研究成果对了解区域旱涝灾害变化特性和防治自然灾害具有重要的理论借鉴和实践参考意义.     

综合气象干旱指数改进及其适用性分析

为准确开展区域干旱监测,该研究对综合气象干旱指数(ComprehensiveMeteorologicalDroughtIndex,CI)进行了改进,使其更适用于干旱的长期监测。研究以湖北省区域为典型研究对象,利用高精度气象格网数据以及历史灾情数据,运用游程理论、相关性分析和M-K趋势检验等方法,对几种常用干旱指数的灾害识别能力、干旱演变趋势等进行了分析和比较。结果表明:改进后的综合干旱指数(The Improved Comprehensive Drought Index,CIn)能够识别湖北省的多数历史重大旱灾;CIn与实际的旱灾受灾面积和旱灾成灾面积的相关系数分别达到0.69和0.67,均优于CI指数和SPEI指数;由CIn得到的干旱历时、干旱烈度的空间分布也与文献资料相符合。在湖北省区域内取得的干旱时空演变趋势分析中发现,CIn和SPEI6的M-K测试结果中干旱趋势发生显著变化的面积比例为40.19%和53.99%(P0.05),明显高于CI和SPEI1指数的26.40%和18.93%,表明CIn和SPEI6对长期的气候变化更为敏感,由此说明,在旱灾趋势分析中应选择合适的干旱监测指标。该研究可为区域气象干旱监测的指标选取提供指导和参考。     

基于格网数据和博弈论组合赋权的中巴经济走廊洪灾风险评价

中巴经济走廊是中国"一带一路"倡议的先试区和重点区,如何实现该区域内的精确可靠的洪灾风险评价是中国"一带一路"推进中所面临的关键问题。该研究依据中巴经济走廊0.25°×0.25°格点数据集(V1)中的日降水数据集,综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体等构建了由多变量组成的评价指标体系,提出运用改进的博弈论耦合直觉模糊层次分析主观权重和基于指标相关性的客观权重(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation,CRITIC)并计算得到最优组合权重。以中巴经济走廊为典型研究区开展洪灾风险评价的实例分析并对其年代际演变特征进行了研究,结果表明:1)基于改进的博弈论组合赋权实现了单位约束下组合权重寻优计算,在此基础上得到的风险分区更加精细;2)计算所得2010年洪水淹没面积为14.9万km~2,计算结果与实际调查洪水淹没面积间相关系数为0.66,验证洪灾风险评价方法合理、可靠,评价结果基本符合历史实际洪灾情况;3)中巴经济走廊内洪灾危险性受降水、地形影响较大,其风险度的空间分布表现为东南部大于西北部;4)中高风险区和高风险区占研究区面积的28.5%,基本为地形变化小、河网密集、人口分布集中的区域,由此指示需关注中巴经济走廊内洪灾对社会经济发展的影响与危害;5)区域内洪灾高风险区随1990—2010年代际变化而扩大,引起风险上升的主要因素为极端降水的发生。研究结果可为"一带一路"等重点地区的自然灾害防范和评估分析提供理论依据和决策支持,并为洪涝灾害预报提供有效信息。     

基于MODIS的水文遥感信息提取——以东苕溪流域为例

分布式水文模型的发展对水文信息的范围和精度提出了更高的要求,用遥感信息获取水文要素成为重要手段.探讨使用ENVI软件对MODIS数据处理和计算的方法,并分析和讨论了此方法的优缺点.以东苕溪流域为应用实例,提取了下垫面蒸发量信息和计算土壤含水量,并用4个水文站的实测数据对遥感数据进行了验证.最后,结合土地利用情况分析两者在时间和空间上的变化.结果表明,东苕溪流域蒸散发量与实测数据符合度比较好,可以用来估算流域蒸散发量.东苕溪流域平均月蒸发量和地域分布年内变化大,土壤含水量在地域上呈东西向阶梯分布,随时间变化不大.     

桂江流域洪水模拟研究

桂江流域具有降雨量大,汇流快,难预报的特点。利用EasyDHM模型建模,采用EasyDHM产流模型和马斯京根法汇流模型演算方法进行产汇流计算。经过参数率定,模型模拟的洪水具有较高的精度,同时,模型所率定的参数适用于验证期的洪水。对桂江流域比较重要的参数进行了对比分析,得出适用于桂江流域的一组参数。     

分布式洪水预报模型在密云水库流域的应用

随着南水北调工程的逐步投入运行，密云水库将面临高水位运行。对密云水库流域洪水预报开展研究，基于EasyDHM模型建模，通过EasyDHM产流模型和马斯京根汇流模型演算方法、LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA参数优化方法等，对密云水库流域进行了洪水模拟及参数率定，并选取场次洪水进行验证。分析结果表明，EasyDHM模型在密云水库流域有很好的适用性。     

灌溉虚拟水流动特征及其对气候变化的响应

由于我国水资源的时空分布和社会需求间存在巨大矛盾,地区间农业灌溉虚拟水流动能够有效缓解不同地区的水资源短缺的矛盾,促进水资源向更高效益的产业或地区流动。采用2007年30省(区、市)区域间6部门投入产出表和北京气候中心气候系统模式输出结果,开展了地区间农业灌溉虚拟水流动特征及其对气候变化响应的研究,通过对不同气候变化情景下各省市农产品流动蕴含的虚拟水流量的计算和虚拟水流动对各省市的重要性的评价,量化全国农业灌溉虚拟水输出格局相对水资源分布、虚拟水输入格局相对经济总量分布的不均衡程度。研究发现,采用农业灌溉虚拟水流动强度、输入份额和不均衡程度等评价指标能够对地区间虚拟水流动特征进行良好评价,高虚拟水流动强度省市在气候变化条件下的虚拟水流动强度变幅较其他地区大很多;未来大部分时期虚拟水输入对具有高输入份额省市的重要性还将进一步增加;中国虚拟水输出格局与水资源分布不匹配,气候变化有加重这一状况的趋势。     

基于全球卫星降水数据的暴雨时空分析方法研究

由于我国降雨时空分布极不均衡、空间分布范围较广和暴雨相对集中等特点,因此,如何快速准确地对大范围区域内的暴雨特性进行分析具有关键作用。结合最新在线运行的全球卫星降水数据(GPM IMERG),综合利用EOF方法、快速时段累积雨量提取和空间数据插值等方法,提出了一种基于卫星数据的暴雨分析方法;在湖北省范围内对数据进行适用性评价后,进一步开展了方法应用研究,其结果表明:(1)基于全球卫星降水数据(GPM IMERG)在湖北省范围内适用性良好,相关系数在日尺度上达到了0.759;(2)EOF(经验正交函数分解)分析方法所识别的关键模态对暴雨中心分布具有指示作用;(3)基于全球卫星降水数据(GPM IMERG)在快速时段累积雨量提取和空间数据插值法所得出的暴雨中心与EOF的某一个关键模态在暴雨空间上分布一致。本文提出的方法可为地面雨量站缺乏地区的暴雨分析提供理论基础和科技支撑。     

PSO算法与DDS算法在EasyDHM模型中的参数分析及对比研究

为了提高Easy DHM模型进行水文预报的精度,选用2012-2014年汉江流域的水文数据,分别使用PSO算法和DDS算法对模型参数进行率定,重点分析两种算法参数对算法性能的影响,从而得到两种算法在Easy DHM模型上进行参数率定的最优算法参数。在此基础上比较了两种算法在最优算法参数下的模型参数率定效果,结果表明两种算法在该流域Easy DHM模型的参数率定上表现了较好的适应性。并根据对比结果给出了用Easy DHM模型进行场次洪水预报时,参数率定算法选择的建议:在要求率定效果最好情况下,预报的主要指标为洪量时建议使用DDS算法,预报的主要指标为洪峰是建议使用PSO算法;在要求率定速度尽量快的情况下,建议使用DDS算法。