基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性评价与区划

自然灾害风险(risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力4个因素。脆弱性(vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,基于自然灾害风险和气候变化领域对脆弱性的定义,在考虑到扰动、敏感性和适应能力的基础上建立干旱脆弱性评价模型。以吉林省西部的玉米干旱灾害作为研究对象,选取2004年、2006年和2007年3个典型干旱年,运用CERES-Maize模型逐日逐网格对玉米的生长过程进行模拟,并且计算出不同生育期干旱脆弱性;对相应年份的玉米因旱减产率与不同生育期脆弱性的相关分析表明,二者存在指数相关性,并且每个生育期都通过了?=0.05的F检验,说明利用上述模型对玉米干旱脆弱性的评价与区划是合理的;从相关系数的大小中可以看出,玉米因旱减产损失与抽雄—乳熟期和拔节—抽雄期脆弱性相关性较大,其次是乳熟—成熟期和出苗—拔节期。将不同生育期玉米干旱脆弱性指数划分为4个等级,借助GIS技术绘制了玉米干旱脆弱性区划图。结果表明:吉林省西部玉米干旱脆弱性较强的区域主要集中在白城、洮南、镇赉等地区,玉米干旱脆弱性较弱的区域主要集中在松原、扶余等地区。运用此模型可以评价和预测玉米不同生育期干旱脆弱性以及因干旱造成的玉米产量损失,本研究结果可以为研究区农业干旱灾害风险评估以及防灾减灾提供一定的依据。     

农业干旱脆弱性模糊综合评价

科学合理地选用评价指标和评估模型对客观真实地评判干旱脆弱性具有重要意义.根据农业干旱脆弱性的发生机制,从自然、社会、经济方面综合考虑选取影响农业干旱脆弱性的指标,建立农业干旱脆弱性评价指标体系,并采用基于熵权的模糊综合评价法,以广西百色市地区为例,对其农业干旱脆弱性程度进行分析评价,根据最大隶属度原则得到综合评估结果.结果表明,广西百色市地区的农业干旱脆弱性程度较严重,这是当地落后的经济水平、恶劣的自然环境以及社会因素综合影响的结果体现.农业干旱脆弱性程度评价结果可为当地政府制订缓解或降低农业干旱脆弱性程度的针对性治理对策提供参考.     

采用AquaCrop作物生长模型研究中国玉米干旱脆弱性

干旱脆弱性评价作为干旱风险评估和灾损评估的重要环节,在保障国家粮食安全和农业可持续发展中具有重大意义。该文以中国5大玉米种植区为研究区域,以其中241个主要玉米种植城市为基本单元,采用扩展傅里叶幅度检验法选取出2个敏感参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数和参考收获指数),并在此基础上对AquaCrop作物模型进行逐市的参数标定。利用参数标定后的模型对不同灌溉条件下玉米受到的水分胁迫及相应情景下的产量进行模拟计算,分别建立了5个玉米种植区对应的干旱脆弱性曲线。结果表明:5个区域的脆弱性曲线拟合结果均为S形曲线,当干旱强度指标达到0.2附近时,产量损失率开始迅速增加;当干旱强度指标达到0.6左右时,产量损失率接近最大值。拟合函数的决定系数R²分别在0.47～0.98之间,曲线拟合结果较好,在中国区域性玉米干旱脆弱性研究与干旱风险评估领域具有一定的理论与应用价值。     

三江平原地下水脆弱性评价的熵权系数法模型

地下水脆弱性研究是保护地下水环境工作的基础。对地下水脆弱性进行评价,可为合理地保护、开发和利用地下水资源,实现地下水资源的可持续利用提供有益参考。地下水脆弱性评价的关键是指标体系的建立。结合三江平原实际情况,在传统的DRASTIC模型基础上,建立新的指标体系,包括以下7项指标：地下水埋深、含水层的净补给、含水层的介质类型、土壤介质类型、含水层水力传导系数、土地利用率和人口密度。根据相关性分析,该评价指标体系较为合理。传统的评价方法,如层次分析法或模糊数学方法,不能排除主观确定权重的人为干扰,评价结果往往带有一定程度的主观性误差。为了合理地对地下水脆弱性进行评价,首次将熵权系数法模型应用于地下水脆弱性评价之中。该方法的权重通过计算过程得出,排除了人为的主观性干扰,为地下水脆弱性评价提供了一种新的方法。将该方法应用于三江平原的地下水脆弱性评价,得到了满意的结果。该模型的评价结果与基于实数编码加速遗传算法的投影寻踪模型的评价结果完全相同,说明熵权系数法可以应用于地下水性评价,其评价结果可为有关决策部门提供参考。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的长春市水资源脆弱性评价

[目的] 分析吉林省长春市水资源脆弱性现状及影响因素,为长春市水资源开发利用、保护及管理提供参考。[方法] 结合长春市水资源现状,基于DPSIR模型选取19项指标构建了长春市水资源脆弱性评价体系,采用熵权法计算各项指标权重,采用TOPSIS法对长春市2005—2019年水资源脆弱性状况进行评价。[结果] 长春市水资源系统仅2005年处于轻度脆弱水平,2006—2019年在区间[0.3,0.5]波动,处于中等脆弱水平;各子系统对综合评价结果的影响力为：压力(P)＞影响(I)＞驱动力(D)＞状态(S)＞响应(R)。[结论] 长春市总用水量和水资源总量是影响其水资源脆弱性的重要因素,地下水较地表水对水资源脆弱性影响更大。政府应持续加大在节能环保方面投入资金,出台相关环境保护政策,提高城市水污染治理力度。进一步优化水资源配置,推广节水灌溉技术,提高水资源利用率,缓解枯水年供水压力。     

基于SEBS模型估算辽西北地区蒸散发及时空特征

蒸散发是陆面过程中的重要环节,联系着陆面水循环和地表能量平衡。采用MODIS数据,逐月选取2013年12期遥感数据,并分季度求其平均值作为四季代表,结合SEBS模型,对辽西北地区地表蒸发蒸腾量进行了估算,并为了验证遥感反演精度,提取不同土地利用类型的蒸散发量。同时,利用Penman-Monteith公式计算辽西北地区近50年潜在蒸散发值,通过一元线性趋势分析法、小波分析法、IDW反距离加权法和R/S分析法分析其时空分布特征。结果表明:辽西北地区2013年蒸散发量夏季春季秋季冬季;近50年来潜在蒸散发值由高到低依次为夏季、春季、秋季和冬季,且具有明显的区域性。同时,经验证,遥感手段反演蒸散发值误差约为7.5%,表明该方法在研究区应用合理可行。研究结果可为辽西北地区水资源分配和管理提供科学参考。     

基于模糊综合评价法的城市河流脆弱性研究

针对城市河流特点,建立了城市河流脆弱性评价体系,为城市河流的利用和保护提供参考。以浐灞河流域为研究对象,选取适当的评价指标,采用熵权赋值法确定权重,并应用模糊综合评价法计算分析了浐灞河的脆弱程度。结果表明,马渡王、常家湾以下地区脆弱程度最大,其他地区脆弱度较好。建立的城市河流脆弱性评价体系能够系统地反映城市河流的脆弱性,在水资源脆弱性的研究方面有所发展。模糊综合评价法方法简洁,能够比较客观地反映河流现有的以及潜在的脆弱性,可应用于城市河流脆弱性评价中。     

基于GIS与熵权的DRASCLP模型在地下水脆弱性评价中的应用

对于目前广泛应用于地下水脆弱性评价中的DRASTIC模型进行了评述,并指出了该模型存在的问题.根据三江平原的实际情况,提出了基于熵权的DRASCLP评价方法,该方法选取地下水埋深等7个评价指标作为评价因子,应用熵权系数法确定各因子的权重,并结合GIS的空间叠加功能对该区的地下水脆弱性进行评价.评价结果表明:三江平原地下水脆弱性从西北方向向东南方向呈现逐渐减弱趋势,该评价结果为三江平原地下水资源的开发利用和保护提供决策依据.     

黄淮海地区夏玉米干旱风险评估与区划

黄淮海地区是我国最大的粮食产区和夏玉米的主产区,同时也是干旱灾害的频发区,因此加强黄淮海地区夏玉米干旱灾害风险评估与区划有着重要的现实和战略意义。利用黄淮海地区气象数据以及地形、土地利用类型等数据,基于自然灾害风险评估原理,运用信息扩散法、加权综合评价法和层次分析法,结合GIS技术对黄淮海地区夏玉米干旱灾害进行风险性评估与区划。结果表明:黄淮海地区夏玉米干旱危险性整体偏高,干旱频率均在64.36%以上,高危险性等级主要分布在河北省北部和安徽省北部;敏感性偏高,高敏感性等级占总面积的20.80%,集中分布于山东省沿海等地;易损性偏低,高、中易损性地区占总面积的22.4%,各省均有少量分布;干旱综合风险偏高,高、中综合风险地区占总面积的68.43%,整个黄淮海地区除安徽省东南部外其他地区风险性均较高。     

1956—2010年辽西地区玉米气候适宜度时空分布特征

以玉米气候适宜度模型及辽西地区4市8站近50 a(1956—2010年)逐日气象数据为基础,利用空间插值、经验正交函数分析方法(EOF)和小波变换分析方法对玉米全生育期及各主要生育时期气候适宜度的时间变化和空间分布特征进行分析,研究气候变化过程中辽西地区农业气候资源对玉米生长的适宜程度的变化特征。结果表明：1)近50 a,辽西地区玉米全生育期的降水、日照及综合气候适宜度呈逐年下降趋势,除开花期综合气候适宜度呈上升趋势外,播种、出苗、成熟期综合气候适宜度均呈下降趋势;2)在空间分布上,辽西玉米全生育期的温度适宜度、日照适宜度,播种、成熟期的综合气候适宜度分别表现出由南向北、由西向东、由西向东南和东北、由东北向西南递增,而出苗期综合气候适宜度表现为由西北向东南和东北递减;全生育期的降水适宜度、综合气候适宜度和开花期的综合气候适宜度由北向南均呈现“低－高－低－高”的带状分布特征,播种、出苗和开花期限制因素分别为降水、日照和日照;3)EOF 分析发现,辽西地区玉米全生育期综合气候适宜度距平百分率在空间上表现为西南向东北微幅递减;在时间上,小波分析发现辽西玉米综合气候适宜距平百分率第1特征向量的时间系数存在14~30 a、8~14 a、3~7 a 的3类尺度的震荡周期。     

基于游程理论的农业干旱指数在辽宁省春玉米旱灾损失评估中的应用

为准确识别农业干旱事件,评估干旱对农作物产量的影响,本文以辽宁省为例,基于52个气象站1961—2015年逐日气象数据,计算了春玉米全生育期水分亏缺距平指数,利用游程理论构建了一种新的春玉米全生育期干旱指数,再结合历年产量损失率构建了区、县级尺度的干旱产量损失评估模型,并对不同干旱风险下春玉米产量损失进行了评估,以明确辽宁省春玉米干旱重点防范区域。研究结果表明,辽宁省春玉米干旱指数呈由西向东递减的经向分布特征,辽西地区更易发生严重的干旱事件,且春玉米产量稳定性也最差。春玉米主产区内, 80%以上的区、县春玉米产量损失率与干旱指数呈显著线性正相关,辽中部分区县和辽东大部两者相关性不显著。相同干旱指数下,辽西产量损失率最大,并以朝阳地区为最;辽南和辽北次之;辽东湾和中部部分平原地区总体较小;非水分限制区辽东的凤城市和东港市,降水偏少反而更有利于春玉米产量提高。辽宁省春玉米干旱重点防范区域主要分布在辽西的朝阳地区,以及千山山脉以西和以北的辽北、辽南地区,提高和稳定春玉米产量需增加耐旱品种种植、发展节水灌溉、提高水分利用效率;降水充沛或灌溉条件较好、产量稳定性较高的辽东大部和辽中部分区县,可通过提高种植和管理水平、加强其他气象灾害防御等增加春玉米产量。     

基于水分盈亏指数的四川省玉米生育期干旱时空变化特征分析

四川省地形地貌复杂多样,常年多旱灾,玉米是该省主要粮食作物之一,在粮食生产中占有重要地位,但干旱一直是制约四川省玉米生长发育和产量形成的重要因素,常年春、夏、伏旱频发重发,造成玉米年际间产量不稳定。评估四川省玉米生育期干旱状况,分析其时空变化特征,可为相关部门制定农业生产计划、防灾减灾措施以及保险部门确定保费率提供科学依据。本文利用四川省144个玉米种植区气象台站1970—2010年逐日气象数据,以水分盈亏指数作为干旱指标,分析四川省6大玉米种植区域(盆南丘陵区、盆中浅丘区、盆西平丘区、盆周边缘山地区、盆东平行岭谷区和川西南山地区)玉米生育期内干旱频率的时空变化特征及干旱发生风险度的空间分布。结果表明:从时间变化看,各区域干旱频率变化趋势不同,但大部区域从20世纪90年代后期开始明显增加,其中拔节—乳熟期干旱站均次数变化趋势除盆东平行岭谷区随年代呈下降趋势,其余各区都呈上升趋势,乳熟—成熟期干旱站均次数变化趋势盆南丘陵区、盆西平丘区及盆周边缘山地区呈明显上升趋势;从空间分布看,盆南丘陵区轻旱发生次数最高,盆中浅丘区中旱发生次数最高,盆西平丘区及盆东平行岭谷区发生干旱次数相对较低;干旱发生风险度空间分布为:全生育期干旱风险重度区主要集中在盆中浅丘区、盆东平行岭谷区大部及盆南丘陵区部分区域,拔节—乳熟期重度风险区主要集中在盆地北部及盆中浅丘区大部,乳熟—成熟期重度干旱区域分布在盆北、盆东南及盆中浅丘区部分区域。     

辽宁省2001-2020年水源涵养量变化及其影响因素

[目的]探讨辽宁省水源涵养量时空变化特征及其影响因素,为水资源合理开发利用及水源涵养功能恢复提供可视化评估依据。[方法]基于InVEST模型产水量模块,评估辽宁省2001—2020年水源涵养量时空动态变化状况,采用相关分析和地理探测器探索水源涵养的主要影响因素。[结果] 2001—2020年辽宁省年均水源涵养量总体呈波动上升趋势,多年平均值为95.28 mm,增长速率为13.35 mm/(10 a);水源涵养量呈由东向西递减的空间分布特征,丹东市、抚顺市和本溪市水源涵养量较高,盘锦市、锦州市、阜新市和葫芦岛市水源涵养量较低。[结论]水源涵养量与降水量、地表水资源量、山区入渗量和林地比例呈显著正相关,与蒸散量、气温、地块破碎度、建设用地比例呈显著负相关。气候因子及土地利用因子是影响辽宁省水源涵养量空间分异的主导因素,单因子解释力0.6以上,多因子交互作用强于单因子作用,其中降水、蒸散与各因子的交互作用解释力达0.92。     

尾矿库工程地质灾害易损性评价研究——以滇东南云镍尾矿库为例

以滇东南云镍尾矿库工程项目为依托,根据西南山区特有的地质环境条件,并针对尾矿库自身工程特点,选取了人口、资产、资源作为地质灾害易损性的Ⅰ级评价指标,采用德尔菲法、层次分析法确定评价指标的权重值,建立广义目标数学模型。采用计算机C⁺⁺程序语言,结合GIS系统开发平台进行地质灾害易损性定量评价,得到地质灾害易损性分级分区图。云镍尾矿库地质灾害易损性分为易损性极高、易损性高、易损性中等、易损性低4个区。研究成果可以为其他类似尾矿库的地质灾害易损性研究提供参考,亦可为政府区域规划、建设适宜性评价等提供科学依据。     

晋西北沙化土地粒度特征及其可蚀性研究

[目的]对晋西北沙化土地粒度特征及其可蚀性进行研究,为该区合理利用土地和有效防控风蚀沙化提供基础数据和科学依据。[方法]选取晋西北沙化土地区的撂荒地、玉米地、人工林地、裸地4种地类0—20cm的土壤作为研究对象,对不同地类土壤样品进行粒度分析,并采用粒级—标准偏差法对各地类易蚀颗粒进行提取。[结果](1)晋西北沙化土地区的土壤粒度组成均以极细砂(0.125～0.063mm)、粉砂(0.063～0.002mm)为主,含量占总粒级的70%以上。(2)不同地类中,撂荒地、玉米地和人工林地均以粉砂为优势粒级,其含量分别为52.86%,48.81%和43.52%,裸地以极细砂为优势粒级,其含量为45.64%。(3)撂荒地的易蚀颗粒(0.25～0.056mm)最少,为47.18%,其次为玉米地(49.67%),这Ⅱ种地类的可蚀性均为中等,裸地的易蚀颗粒最多(68.80%),人工林地(55.83%)次之,可蚀性强。[结论]土地利用方式会影响土壤颗粒的级配特征,使土壤性质发生变化,并导致土壤可蚀程度存在差异。裸地是该区今后土壤风蚀防控的重点地类,应采取地表覆盖等保护措施以降低风蚀程度。     

农业干旱灾害风险模糊评价体系及其应用

为评价农业干旱灾害的风险,以河北省承德市为研究对象,提出了以层次分析法和模糊评判为基础的区域农业旱灾风险评价计算方法,包括农业旱灾风险指标的识别、指标权重的确定以及旱灾风险综合评价指标的计算。基于地区气象、水文、社会经济等数据,从干旱的危险性、地区的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱能力方面选取指标,得到承德市各县农业旱灾综合风险。结果表明,承德市上游各县的农业旱灾风险普遍高于下游各县,并且下游各县的抗旱能力普遍强于上游,各县之间旱灾的主要致灾因素差异很大。通过此方法,可为气候和社会经济条件相近区域的农业旱灾风险提供比较依据,并且能够识别出导致高旱灾风险的主要致灾因素,为有效地开展抗旱活动提供定量化依据。     

山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性

基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。     

基于自然灾害系统理论的辽宁省玉米干旱风险分析

为了减轻旱灾对辽宁地区玉米生产的影响,该文通过对辽宁省23个气象站点46 a气象数据和气象站点所在县玉米产量、种植面积的分析,用实际干旱发生频率、农业气象干旱发生频率、玉米生产相对暴露率和单产水平等4个因素构建了辽宁地区玉米干旱风险指数,用社会科学统计程序(statistical program for social sciences)和地理信息系统(geographic information system)对辽宁地区玉米干旱进行了风险分析和风险区划。结果表明,辽宁省有30%的站点处于玉米干旱较高或高风险区,主要分布于辽西山地丘陵和辽南沿海地区;玉米干旱中等风险区主要分布在辽西走廊和辽中平原及渤海湾附近地区;玉米干旱低风险区主要分布在辽东山地丘陵地带。经检验50%以上站点的干旱风险指数与玉米相对气象产量显著相关。所构建的辽宁地区玉米干旱风险指数能客观地反应干旱对玉米生产的影响。该研究为玉米避灾和减灾管理提供科学依据。