基于可变模糊集理论的洪水灾害风险分析

依据灾害系统理论,综合考虑洪水灾害系统的自然和社会属性,构建了洪水灾害风险综合评价指标体系,制定了相应指标的评价标准;在此基础上,以乡镇行政单元为基本评价单元,基于可变模糊集理论,采用可变模糊评价模型确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,并通过变换组合参数进行综合评价,计算得到各评价单元的危险等级和易损等级,并结合风险等级分区矩阵,将研究区域划分为极高风险、高风险、中等风险、较低风险和低风险5个等级。最后,以荆江分洪区为典型研究区域,实例研究表明,该方法计算简便,评价结果可信度高,与实际调研情况一致,为洪水灾害风险评价提供了新思路,可推广到其他自然灾害的风险分析中。     

可变模糊集方法及其在土地适宜性评价中的应用

土地适宜性是多级别、多指标模糊评价问题，其模糊性在评价中应予以考虑。可变模糊集方法以可变模糊集理论为基础，通过模型参数的变化，提高评价结果的可靠性。该文在介绍该方法的基础上对长乐市农用土地适宜性等级进行了评价。结果表明该市农用土地适宜性等级介于中度适宜与高度适宜之间，略偏于中度适宜。可见该方法在土地适宜性评价中具有较好的适用性。     

可变模糊识别方法在滑坡稳定性评价中的应用

针对滑坡发生的复杂性,该文把可变模糊集理论模型应用到滑坡稳定性评价中。选取4个层次17个因素建立了滑坡稳定性的多层次多指标评价单元系统。采用三级权重和二元比较模糊量化相结合的方法确定各影响因素权重。利用可变模糊识别模型对丹巴滑坡、老金山滑坡、印江岩口滑坡进行综合评价,评价结果与实际情况相吻合;并得到丹巴滑坡从20世纪80年代到2007年的稳定性先减弱后增强,在2004年3月到2005年3月处于最不稳定状态。可变模糊评价法与模糊综合评价法分别对丹巴滑坡a时期(20世纪80年代至1998年)、d时期(2005年3月到2007年)进行评价结果都为III级,验证了滑坡可变模糊识别评价模型的可行性。可变模糊模型利用动态可变的相对隶属度和级别特征值对丹巴滑坡a时期、d时期的特征值评价结果分别为3.27和3.44,评价出丹巴d时期稳定性比a时期稳定性差,进一步说明了可变模糊识别模型的优越性。滑坡稳定性评价可为滑坡灾害的防治和预警提供可靠的科学依据。     

常熟市农业生态环境质量的可变模糊评价

对农业生态环境质量进行评价,是制定农业及社会可持续发展政策的依据。农业生态环境质量的评价属于模糊概念。采用可变模糊集模型进行评价,以级别特征值方法量化评价结果,可有效解决最大隶属原则的不适应性。本文运用该模型对江苏省常熟市农业生态环境质量进行了评价。对比文献[14],体现了该模型适用性,能更客观地评价该市农业生态环境质量状况。根据评价结果,该文对常熟市生态环境的维护提出了建议。     

模糊物元模型在区域水安全评价中的应用

基于水安全概念的模糊性和单项指标评价结果的不相容性,在物元分析的基础上,结合模糊集理论和欧氏贴近度概念,建立了区域水安全评价的模糊物元模型,并将该模型用于中国部分省级行政区域的水安全评价。依据待评样本与标准样本欧氏贴近度大小,确定了各省区水安全形势从好到坏的排序依次为:云南、广西、江苏、黑龙江、河南、陕西和山西。实例研究表明,运用模糊物元模型评价区域水安全状况,方法是可行的,结论是可靠的。     

基于证据理论和可变模糊集的成都市洪灾风险评估

洪灾系统的高维性和不确定性,给灾害风险评估带来较多困难,为了提高评估的准确性和合理性,实现科学灾害管理,该文将Dempster_Shafer证据理论应用到洪水灾害风险评估中,同时利用可变模糊集理论来构造证据理论基本信任分配,实现了客观合理的证据建模,最后利用经典组合原理进行证据组合。以成都市区2012年风险等级的计算为例,风险为高等级时的信任区间为[0,0.52],似然区间为[0,0.54],不确定大小为0.019,根据判断规则,确定市区2012年的洪灾风险等级为高。基于此方法采用相同处理,对研究区成都市风险等级的时空分布进行了计算分析。结果表明该方法能够较好地融合洪水灾害系统各方面信息以及处理风险评估中的不确定性,实现了洪灾风险的准确评估。     

基于可变模糊评价法的塔里木河流域水资源承载力研究

结合塔里木河流域2005年自然、社会和经济以及水资源资料,应用可变模糊评价模型对塔里木河流域水资源状况进行了评价研究。研究结果表明:(1)该方法能够科学、合理地确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度、相对隶属函数,并且能够通过变化模型及其参数,合理地确定出样本的评价等级,提高对样本等级评价的可信度。(2)塔里木河流域水资源承载能力综合评价为2级,水资源开发利用已有相当规模,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,并加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限水资源。     

基于粗糙集理论的泥石流易发性综合评判模型

泥石流灾害易发性判断是泥石流灾害性评价的重要组成部分,快捷、准确的评判对人类工程活动有着重要的指导意义。众所周知,流域中,形貌、地质、水文三大条件对泥石流灾害起决定性作用,是泥石流易发性的主要影响因素。这里基于对泥石流灾害的机理认识,将泥石流易发性分为高易发、中易发、低易发、不易发4个等级,在充分考虑泥石流灾害易发性影响因素贡献的基础上,给出各因素等级的确定标准,运用粗糙集理论获取各级评价指标的相对重要度,再依据专家经验确定主观权重,结合相对重要度和主观权重确定各因素的综合权重,进而利用模糊数学中多级模糊评判的理论和方法,建立了一种新的泥石流易发性多级模糊综合评判模型,并以陕西省凤县5条泥石流沟为例进行模型验证,结果表明这5条泥石流沟易发性从低到高的排序为:吴家沟泥石流沟、三台山泥石流沟、后沟泥石流沟、银铜梁泥石流沟、寺沟泥石流沟,结果与实际吻合良好。     

数据驱动的模糊支持向量农业水质评价模型

[目的]针对在线农业水质综合评价中的监测数据噪声及边界模糊问题,建立具有良好抗扰性和等级划分的综合评价模型。[方法]提出了基于数据确定投影寻踪指标权重及模糊隶属度参数的支持向量评价模型。采用改进遗传算法对投影寻踪函数进行了优化求解,获得相对客观的指标权重向量,而后结合数据优化模糊隶属度参数,构建模糊支持向量综合评价模型,以使得监测噪声对评价模型泛化能力的影响减小。此外,考虑到通用的离散化评价等级分辨率较低,提出了区域划分信度的概念,用以辅助说明样本所属区域划分等级的可信程度,实现对综合评价结果进行细化补充说明的目的。[结果]评价模型与专家意见及传统评价方法的结果吻合程度较高,且在监测数据叠加10%至30%的随机噪声时,模型仍能保持85%以上的一致率,样本的区域划分可信度均大于临界值,抗扰效果优于传统模糊综合评价及灰色聚类法。[结论]本文构建的模型具有较好的可行性与鲁棒性,能为后续噪声存在条件下农业水质在线实时综合评价提供借鉴与参考。     

农业旱灾脆弱性定量评估的可变模糊分析法

农业旱灾脆弱性反映了整个农业系统对干旱的适应、反应和应对能力,农业旱灾脆弱性的研究对一定致灾强度下的灾害预防有积极作用。该文在根据对农业旱灾脆弱性相关研究的基础上,给出衡阳市农业干旱脆弱性评估分级区间界限值,根据可变模糊集合理论,提出农业旱灾脆弱性定量评估的多指标多级别的可变模糊分析方法。定量评估分析结果表明,衡阳市农业旱灾脆弱性的级别全为III级,其强弱的排序为衡南、衡阳、常宁、衡东、衡山、耒阳、祁东,较客观地反映了衡阳市的农业干旱脆弱性等级和强弱排序。     

三峡水库蓄水后洞庭湖区农业水旱灾害的风险性及趋势预测

根据洞庭湖区1950-2017年农业水旱灾情资料和1956-2017年的径流量数据,采用水旱灾害受(成)灾率、熵信息扩散理论模型、标准化径流指数(SRI)和重标极差分析(R/S)等方法,分析三峡水库蓄水后洞庭湖区农业水旱灾害的程度、风险性以及趋势。结果表明:在三峡水库蓄水后,(1)水灾受灾率由6.65%降至1.21%,成灾率由2.97%降至0.71%,旱灾受灾率由5.97%降至2.48%,成灾率由2.98%降至0.99%。(2)水旱灾害成灾率在≥5%,≥10%,≥15%和≥20%时,水灾风险概率分别为0.415,0.192,0.057,0.025,旱灾风险概率依次为0.518,0.359,0.037,0.001,水灾风险等级为中低风险(成灾率≥5%,≥10%)、低风险(成灾率≥15%,≥20%),旱灾风险等级为中风险(成灾率≥5%)、中高风险(成灾率≥10%)、低风险(成灾率≥15%,≥20%)。(3)该区水旱灾害风险趋势为水灾风险将呈现减轻趋势,而旱灾风险将呈现增大趋势。     

1976-2015年中国主要农业气象灾害的变化特征

根据1976-2015年受灾、成灾和绝收面积等统计数据,计算中国主要农业气象灾害包括洪涝、干旱、风雹和低温灾害的受灾率、成灾率、绝收率和损失率,并对其变化趋势、灾害损失和灾害等级的变化特征进行分析.结果表明:(1)总体上,1976-2015年中国主要农业气象灾害的受灾率呈显著减小的趋势,而成灾率和绝收率变化趋势则不显著.干旱与农业气象灾害总体变化趋势相一致;洪涝受灾率、成灾率和绝收率存在阶段性的变化特征,1986-2005年各项均值最大;风雹灾害下降趋势显著,受灾率、成灾率均显著减小;而低温灾害各项指标的年代均值逐渐增加.(2)研究期内四大灾害总体损失率的上下限呈先增加后减小的趋势,平均灾害损失率为7.1％～15.7％.洪涝和干旱灾害损失率的上下限变化趋势与农业气象灾害总体一致,其平均损失率分别为2.0％～4.2％、3.8％～8.6％;而风雹灾害损失率的上下限呈减小的趋势,平均损失率为0.8％～1.7％;低温灾害损失率的上下限呈增加趋势,平均损失率为0.5％～1.1％.(3)研究期间洪涝重灾发生次数最多,为突发性灾害;干旱、风雹中灾和重灾发生次数之和最多,为常态性灾害.     

基于概率统计方法的承德市农业旱灾风险评估

根据旱灾风险的统计特征,提出2种基于概率统计方法的旱灾风险评价方法：1）旱灾损失的概率分布曲线,2）旱灾损失与干旱概率的关系曲线。以滦河上游承德市辖区的农业旱灾风险为例进行应用研究。根据1990－2007年历年农业旱灾损失数据计算粮食因旱减产率,拟合其概率分布。利用分布式水文模型模拟得到该区域1956－2005年0～50 cm的月平均土壤含水率,识别农业干旱事件,计算农业干旱烈度概率,选用对数函数拟合因旱粮食减产率和农业干旱烈度概率关系曲线。采用因旱粮食减产率期望值表征区域旱灾风险,2种方法结果一致性较好,研究区域农业旱灾风险上游大于下游,各个县的多年平均因旱粮食减产率为7%～15%。     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

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。     

利用风险预测方法甄选农业气象灾害指标初探

农业气象灾害指标的确定是进行农业气象灾害预测预报和防灾减灾的基础,本文运用风险预测方法探索农业气象灾害指标的甄选。以农业旱涝指标K和降水距平百分率Pa为例,分别构建山西运城冬小麦1981-2000年、1981-2001年和1981-2002年播种-成熟、返青-拔节和拔节-成熟等3个生育阶段K指标和Pa的时间序列,运用马尔柯夫转移概率和农业气象灾害指标时间序列的概率密度函数对2001-2003年农业旱涝状态进行风险预测。结果表明,K指标预测状态与实际一致,而Pa效果较差,说明K指标在反映山西运城冬小麦旱涝指标上比Pa应用效果要好。同时研究也表明,运用风险预测方法甄选农业旱涝灾害指标是一种简单、快捷和有效的农业气象灾害指标挑选方法。     

关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。