洪灾社会脆弱性熵权法评价及其时间序列分析--以2001-2012年湖北省荆
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Vol.39 No.42021年4月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization ©应用研究三峡工程应对突发洪水危机的过程研究——以三峡工程2020年防洪为例贾昆明(武汉大学政治与公共管理学院,武汉430000)摘要:长江中下游地区自古以来就是洪涝灾害多发地。
特别是1998年,长江流域特大洪水对我国社会造成了重大损失,是典型的突发性社会公共危机。
三峡工程建成后,其吩洪效益究竟如何受到了很多人的质疑。
本文以三峡工程应对2020年长江突发洪水危机的过程为例,通过实证分析,对三峡工程的防■洪效益进行研 究,证明三峡工程拥有足够应对突发洪水危机的能力。
关键词:三峡工程;防洪;危机;效益中图分类号:TV213.4 文献标识码:A 文章编号:1008-9500(2021)04-0056-04DOI:10.3969/jjssn.l008-9500.202L04.015Study on the Process of Three Gorges Project Dealing With Sudden Flood Crisis------Taking Flood Control of the Three Gorges Project in 2020 as an ExampleJIA Kunming(School of politics and public administration, Wuhan University, Wuhan 430000, China)Abstract: The middle and lower reaches of the Yangtze River have been flood prone areas since ancient times. Especially in 1998, the extraordinary flood in the Yangtze River Basin caused great losses to our society, which was a typical sudden social public crisis. After the completion of the Three Gorges Project, its flood control benefits have been questioned by many people. In this paper, taking the Three Gorges project to deal with the Yangtze River flood crisis in 2020 as anexample, through empirical analysis, the flood control benefits of the Three Gorges Project are studied, and it is proved thatthe Three Gorges project has enough ability to deal with the sudden flood crisis.Keywords: Three Gorges Project; flood control; crisis; benefit2020年汛期,长江流域频繁降水,总降水量超过1998年的累计降水量,居历史第二,长江沿线许多地方相继发生严重的洪涝灾害,造成长江防汛救灾 形势非常严峻。
水文与水资源专业毕业答辩必答题本题库共有198题,每位同学从中1-55、56-133、134-198中分别随机抽出一道,共三道题必答。
每一问是最前一个字和最后一个字除去“简述如何利用”170输入水低法171输入水高法水文预报马义试x 1.马斯京根流量演算方程中的系数k、x的物理意义。
简述如何利用试算法确定马斯京根流量演算方程中的系数k、x。
答:K:恒定流时的河段传播时间;X:流量比重因数;试算法定参:1、根据水量平衡方程计算槽蓄量;2、假定x=x1时,计算示储流量;3、点绘x=x1时的的槽蓄量与示储流量的相关线;4、重新假定x=x2,计算示储流量;5、点绘x=x2时槽蓄量与示储流量的相关线;6、假定若干x值,重复上述2、3步,从中选出槽蓄量与示储流量近似直线的x即为率定的x;7、在相应的槽蓄量与示储流量的相关线上量取k=∆w/∆Q' 。
三发 2 .简述如何利用三层土壤蒸发模型计算流域蒸散发。
答:三层蒸发模型:总蒸发由三部分构成:E=EU+EL+ED(上层、下层、深层);总土壤蓄水量由三部分构成:W=WU+WL+WD;土壤蓄水量容量由三部分构成:WM=WUM+WLM+WDM;按照先上层后下层的次序,分如下四种情况计算蒸发:1、WU+P EP时,EU=EP,EL=0,ED=0;2、当WU+P<EP,WL C*WLM时;EU=WU+P,EL=(EP-EU)*WL/WLM,ED=0;3、当WU+P<EP,C*(EP-EU)WL<C*WLM时,EU=WU+P,EL=C*(EP-EU),ED=0;4、当WU+P<EP,WL<C*(EP-EU)时,EU=WU+P,EL=WL,ED=C*(EP-EU)-EL。
制线 3 如何制作流域平均退水曲线和地下水退水曲线。
答:1、选择若干场峰后无雨的退水段,以相同的比例尺,在方格纸(或单对数坐标纸)上绘出各场洪水的退水段流量过程线;2、用一张透明纸蒙在退水曲线图上,描绘出最低的退水过程线;3、将此曲线移到另一场洪水的次低的退水段,在保持时间坐标重合的条件下左右移动透明纸,使方格纸上的退水过程线在后部与透明纸上的退水过程线相重合,并把它也描绘在透明纸上;如此逐一描绘各场洪水的退水流量过程线;4、取这些曲线的下包线即为地下水退水曲线(标准退水曲线);5、取下部重合的曲线和上部分散曲线的平均值,即构成流域平均退水曲线。
引用格式:王佳妮,罗倩.长江中游武汉河段2020年特大暴雨洪水特性分析[J ].水利水电快报,2021,42(5):1-5.收稿日期:2021-01-27作者简介:王佳妮,女,硕士研究生,工程师,主要从事水文监测工作。
E-mail :****************长江中游武汉河段2020年特大暴雨洪水特性分析王佳妮,罗倩(长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局,湖北武汉430012)摘要:2020年7月长江中下游发生流域性特大洪水,长江中游干流河段高水位持续居高不下。
基于汉口水文站暴雨洪水资料,对此次暴雨强度、洪水特性等进行了全面分析,并与典型年1998年和2016年大洪水进行了多方面比较,对此次特大洪水特点进行了分析总结。
结果表明:2020年梅雨期降水总量大,降雨历时长;2020年洪水峰高量大;2020年汉口站洪峰比1998年和2016年同流量的水位偏高,洪峰水位落差相比1998年和2016年要低。
研究结果可为后期水文测报工作提供参考。
关键词:暴雨洪水;洪水特性;洪水过程分析;汉口水文站;武汉河段;长江中游中图法分类号:TV122.1文献标志码:ADOI :10.15974/ki.slsdkb.2021.05.001文章编号:1006-0081(2021)05-0001-051概述2020年入汛以来长江流域出现了大范围持续性强降雨,遭遇恶劣暴雨洪水袭击,从7月2日起,长江干流在上游相继形成5次编号洪水。
三峡水库出现自2003年建库以来最大入库洪水,洪峰流量75000m 3/s 。
长江中游干流发生特大洪水,河段高水位持续居高不下,多数控制站点超警。
为对此次暴雨洪水进行全面分析,选取了代表控制站和不同典型年。
(1)控制站选取。
长江干流武汉河段内主要控制站为汉口(武汉关)站,该站始建于1865年,位于湖北省武汉市武汉关,为长江中游干流汉江入汇长江后的第一个国家重要控制站(位置示意见图1)。
本文将以汉口站为代表站,对此次暴雨洪水进行全面分析,并与历史典型洪水特征进行比较,研究结果具有实质性意义。
2021年1月水利水电快报EWRHI第42卷第1期引用格式:林莉,吴志广,潘雄,等.长江流域2020年7月洪水防御环境价值评估[J].水利水电快报,2021,42(1 ):8丨-85.长江流域2020年7月洪水防御环境价值评估林郝1,其惠户2,潘潍1,翟夂亮1(1.长江科学院流域水环境研究所,湖北武汉430010; 2.长江科学院,湖北武汉430010)摘要:以往在评估长江防洪工程体系的防洪效益时,通常从经济角度,以人民生命财产安全为重点去分析,很少关注防洪在减少城镇、农田淹没进而减少污染物进入水体等方面所带来的环境价值:2020年7月,在长江上、中游水库群配合三峡水库联合防洪调度下,长江3次编号洪水对中下游的防洪压力大为减轻:对此次洪水进行了还原计算,分析其超额洪量,初步估算此次调度可能减少进入水体的氮磷污染物负荷总量,评估其环境价值,为科学合理地评估防洪减灾的价值提供依据关键词:环境价值;联合防洪调度;洪水还原;蓄滞洪区;长江流域中图法分类号:X171.I 文献标志码:A D01:10.15974/ki.slsdk!).2021.01.015文章编号:1006 -0081 (2021)01-0081-052020年,长江流域发生持续高强度、极端性降 雨,并由此引发了新中国成立以来仅次于1954年、1998年的大洪水。
2020年6~8月,长江流域累计面 均雨量636 mm,较多年同期均值偏多三成多,其中,中游干流偏多近八成,下游干流偏多七成,汉江中 下游、岷沱江偏多五成左右。
仅7月份,长江干流先 后发生3次编号洪水。
在江西,赣北和赣中部地区 的降雨总量达到常年的3倍以上,7月12日,鄱阳湖 标志性星子站水位已达22.74 m,超1998年水位 (22.52 m),鄱阳湖发生流域性超历史大洪水。
长江 中下游干流监利至大通江段洪峰水位列有实测记 录以来的第2~5位;马鞍山至镇江江段潮位超历史 记录;莲花塘水位34.59 m,超过保证水位0.19 m;汉 口站最高28.77 m,居历史第4位。
湖北省荆门市2022-2023学年高一下学期期末考试地理试卷学校:___________姓名:___________班级:______一、选择题组长三角地区大气污染物排放总量大,以PM2.5和O3浓度超标的大气复合污染问题尤其突出。
海陆风环流对沿海和内陆城市的大气污染物浓度有重要作用。
下图为上海滨海地区春季不同天气条件下PM2.5和O3浓度日变化特征。
据此完成下面小题。
1.关于上海滨海地区PM2.5浓度日变化特征叙述正确的是()A.陆风开始时,PM2.5浓度开始降低B.PM2.5浓度峰值时,海陆风风力较强C.峰值常出现在海风与陆风相互转换时段D.弱环流非海陆风日的PM2.5浓度整体较低2.推测上海滨海地区的PM2.5污染主要来自()A.东南方向海洋B.西北方向内陆C.东北方向海洋D.西南方向内陆3.上海滨海地区O3浓度的日变化呈明显的单峰型变化规律,峰值出现在15:00前后的原因是()A.此时陆风增强,陆风将污染物从内陆输送到沿海地区B.此时太阳辐射较强,O3浓度逐渐上升,午后达到峰值C.季风环流导致沿海地区O3浓度的升高D.此时PM2.5浓度较高,增强了O3生成速度美国西南部新墨西哥州杜拉萨盆地两侧有断层分布,盆地中部因石膏(CaSO,)分布而形成白色沙丘。
这里的钙早期存在于海洋中,后来形成石膏并以晶体的形式沉淀下来。
完成下面小题。
4.海水中的钙变为盆地中石膏的过程中,杜拉萨盆地地质环境演变经历了()A.地壳持续抬升B.断裂拉伸下陷C.先抬升后下沉D.先下沉后抬升5.石膏主要集中于杜拉萨盆地中部,是由于与周边相比,盆地中部()A.气候干旱B.风力较弱C.植被稀疏D.地势低洼6.块状石膏转变为沙丘的过程中受到的地质作用是()A.风化B.侵蚀C.搬运D.堆积下图示意2014一2019年间我国部分省级行政区人口出生率和人口流动率的年均值统计,其中人口流动数值为正值表示人口流入,负值表示人口流出)。
据此完成下面小题。
基于主成分分析法的水资源承载力综合评价——以新疆喀什地区为例陈红梅;李青【摘要】随着“打造喀什在中亚南亚经济圈重心地位”发展战略的提出,加快推进经济跨越式和“三化”的发展进程,水资源面临着巨大的压力.本文建立水资源—社会—经济—生态—综合协调系统指标体系,选取了共27个指标,采用主成分分析法研究喀什地区2004~2010年水资源承载力,得出喀什地区随着经济活动的加强,水资源承载力的趋势是越来越低;水-社会-经济-生态复合系统系统之间协同性较弱,加剧了水资源和生态的脆弱性,阻碍了社会经济的发展,使得水资源与社会、经济、生态各系统之间存在非良性循环.要想提高复合系统的耦合关系及实现喀什地区经济的稳定快速发展,应优先提高水资源的利用率和产出率,合理配置和利用水资源,进一步利用节水灌溉等高新节水技术,适度的人类活动与水资源的有序开发.【期刊名称】《塔里木大学学报》【年(卷),期】2013(025)002【总页数】8页(P96-103)【关键词】喀什;水资源承载力;主成分分析【作者】陈红梅;李青【作者单位】塔里木大学经济与管理学院,新疆阿拉尔843300;塔里木大学经济与管理学院,新疆阿拉尔843300【正文语种】中文【中图分类】TV2132010年6月,中发〔2010〕9 号文件正式决定设立喀什经济开发区。
喀什紧紧抓住新疆大建设、大开发、大发展的战略机遇,大力实施优势资源转换战略,加快推进“打造喀什在中亚南亚经济圈重心地位”发展战略。
喀什国土面积约占新疆的1/10,人口却占新疆的1/5,社会经济发展相对滞后,自然条件相对恶劣、生产条件相对较差、发展基础较为薄弱。
在经济发展的同时,如何保证喀什市水资源承载力不超过其承载阀值,实现资源利用可持续发展,是摆在喀什市管理者面前亟需解决的问题。
新疆是典型的干旱地区,其水资源缺乏严重。
有许多学者以新疆为研究对象,从不同角度,采用不同方法研究新疆整体或者局部地区的水资源承载力。
第41卷第10期2021年5月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.41,No.10May,2021基金项目:江苏省重点研发计划项目(BE2020715)收稿日期:2020⁃12⁃14;㊀㊀修订日期:2021⁃04⁃01∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:chenda@hhu.edu.cnDOI:10.5846/stxb202012143182廖迎娣,张欢,侯利军,陈达.江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究.生态学报,2021,41(10):3910⁃3916.LiaoYD,ZhangH,HouLJ,ChenD.DiscussiononevaluationindicatorsystemofecologicalremediationalongtheshorelineofYangtzeRiverinJiangsuProvince.ActaEcologicaSinica,2021,41(10):3910⁃3916.江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究廖迎娣1,2,张㊀欢1,侯利军1,2,陈㊀达1,2,∗1河海大学港口海岸与近海工程学院,南京㊀2100982长江保护与绿色发展研究院,南京㊀210098摘要:通过分析江苏长江岸线生态修复的现状及存在的问题,明确了构建生态修复评价指标体系的必要性㊂基于江苏长江岸线生态修复的实际情况,借鉴前人相关研究成果及湿地㊁水生态等领域有关生态评价的规范,提出植物覆盖度㊁水土保持度㊁原生植物恢复度㊁植物物种多样性㊁护岸型式多样性和岸线曲折度6项关键指标,以及各项指标的定量化确定方法㊂在此基础上,构建了以前4项为主要指标,其它为附加指标的评价体系,明确了赋分等级和对应分值㊂分析研究结果表明,6项指标全面系统考虑了长江岸线生态修复对植物生长状态㊁动物生存条件和岸坡稳定等方面要求;修复评价指标体系通过主要指标和附加指标相结合的方式,既实现了对生态修复效果的定量化评价,又体现了对生态修复工程设计理念的引导,为长江岸线生态修复的有序推进奠定了基础㊂关键词:江苏长江岸线;江苏省;生态修复;评价指标体系DiscussiononevaluationindicatorsystemofecologicalremediationalongtheshorelineofYangtzeRiverinJiangsuProvinceLIAOYingdi1,2,ZHANGHuan1,HOULijun1,2,CHENDa1,2,∗1CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China2YangtzeInstituteforConservationandDevelopment,Nanjing210098,ChinaAbstract:ByanalyzingthecurrentsituationandproblemsofecologicalremediationalongtheshorelineofYangtzeRiverinJiangsuProvince,thenecessityofestablishinganevaluationindicatorsystemofecologicalremediationisclarified.Basedontherelevantstudiesandecologicalevaluationstandardsinwetlandandaquaticecosystem,EnhancedVegetationIndex(EVI),SoilWaterImpactIndex(SWII),NativePlantRemediationIndex(NPRI),PlantSpeciesDiversityIndex(PSDI),RevetmentTypeIndex(RTI),ShorelineTortuosityIndex(STI)andtheirquantitativedeterminationmethodsarebuilt.TheEVIisusedtoanalyzetherelationshipbetweenpixelvalueandzero.Whenthepixelvalueisgreaterthanzero,theincreasingEVIindicatesthatplantmulchingisrising,andtheeffectofshorelineecologicalremediationispositive.ThesoilandwaterconservationofremediationregionisevaluatedbytheSWII.ThesmallerthevalueofSWIIis,thelesssoilandwaterlossis,whichindicatesthehigherdegreeofsoilandwaterconservationofshoreline.ThenativeplantremediationisevaluatedbytheNPRI.ThedegreeofnativeplantremediationincreaseswiththeincreasingofNPRI,thelagervalueofwhichisbeneficialtoachievethetransformationfromartificialremediationtonaturalremediation.ThePSDIisusedtoevaluatethespeciesrichnessanduniformityoftheremediationregion.ThehigherthevalueofPSDIis,thericherandmoreevenlydistributedtheplantspeciesare,whichindicatesabetteroutcomeofthisremediation.TheRTIisusedtoevaluatethediversityofbankrevetmenttypes.Varioustypesofbankrevetmentshouldbeusedincombinationtomeetdifferentecologicalrequirements.TheSTIisusedtoevaluatethetortuosityoftheshoreline,andconstructingrelativelycurvedshorelinescanpromoteshorelineecologicalremediation.Inaddition,theevaluationmethodwiththeformerfourindexesasmainparametersandtheothersasadditionalparametersisestablished,andthegradesandcorrespondingscoresaredefined.Theresultsshowthatthegrowthstatusofplants,thelivingconditionsofanimalsandthestabilityofthebankslopeareconsideredsystematicallybyusingthesixindexes.Throughthecombinationoftheprimaryindexesandadditionalindexesintheevaluationindicatorsystem,notonlythequantitativeevaluationofecologicalremediationcanbereached,butalsothedesignofecologicalremediationengineeringprojectscanbeguidedproperly.ThisstudyprovidesascientificbasisforevaluationoftheecologicalremediationalongtheshorelineoftheYangtzeRiverinJiangsuProvince.KeyWords:theshorelineofYangtzeRiver;JiangsuProvince;ecologicalremediation;evaluationindicatorsystem长江岸线是长江沿线一定范围的水域和陆域空间结合带,是国内经济布局㊁水运发展㊁生态保护等领域关注的重点区域[1],目前世界最大规模的内河产业带已在长江沿岸地区建成[2⁃4]㊂长江江苏段拥有优越的水运和区位条件,岸线利用强度高,生态环境风险也较大㊂岸线长时间的动态演变及不合理开发利用,使得部分长江岸线产生了生态污染㊁用地环境污染㊁林木及湿地资源破坏㊁硬质驳岸影响水生态环境等问题[5]㊂2020年,习近平总书记在江苏考察时强调 要把保护生态环境摆在更加突出的位置 要使长江经济带成为我国生态优先绿色发展的主战场 ㊂长江岸线保护和生态修复是保障长江流域生态系统安全与完整的必由之路,是长江大保护的核心问题之一㊂近年来,江苏省以改善长江生态质量为核心,大力推进长江岸线保护和生态修复,采取江堤改造㊁种植土覆土㊁绿化种植等措施构建生态湿地和绿色廊道,取得了显著成效㊂但是,在长江岸线生态修复过程中也存在一些修复工程未达到预期效果或过度园林化导致投资浪费等问题㊂究其原因,主要是缺少科学评价标准,具体如何修复㊁修到何种程度,大多靠各自摸索,修复后的效果也没有标尺来衡量㊂查阅相关文献,目前关于长江岸线生态修复的研究,主要围绕生态环境修复的技术手段㊁生态功能布局等[6⁃9],鲜有针对生态修复评价标准的研究㊂标准的缺失导致不能以客观自然状况为依据进行定量评估及考核,对于已完成的岸线修复工程的实际效果无法进行清晰界定,大量后续岸线生态修复工作也缺少有力的支撑㊂基于此,本文借鉴前人相关研究成果及湿地㊁水生态等领域有关生态评价的规范,在充分研究江苏长江岸线生态修复中存在的植物存活率低㊁原生动物恢复缓慢㊁水土流失㊁过度园林化等问题的基础上,提出以植物覆盖度㊁水土保持度㊁原生植物恢复度㊁植物物种多样性㊁护岸型式多样性和岸线曲折度6项指标,建立江苏长江岸线生态修复评价指标体系,以推动江苏长江岸线生态修复向系统化㊁高质量迈进㊂1㊀生态修复主要评价指标1.1㊀植物覆盖度植物覆盖度是指植被(包括叶㊁茎㊁枝)在地面的垂直投影面积占统计区域总面积的百分比[10],是反映一个区域绿化程度的指标㊂‘湿地公园生态管理技术规范“(DB33/T2032 2018)和‘水生态健康评价技术规范“(DB11/T1722 2020)等规范分别采用植被覆盖率㊁河岸带植被覆盖率等类似指标,物理意义明确且较为直观㊂1982 1999年间,植物覆盖的变化特征研究主要依赖于归一化植被指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex,NDVI)㊂自1999年中高分辨率成像光谱仪(MODIS)升空后,因具有较高分辨率,其长时间序列的增强指数数据(EnhancedVegetationIndex,EVI)在近些年被用来开展植被覆盖监测,以期为生态环境恢复提供科学依据[11]㊂NDVI在植物覆盖度高的地区红光通道容易饱和,而MODISEVI避免了基于比值的植被指数饱和问题,同时对基础数据进行了包括大气分子㊁气溶胶㊁薄云㊁水汽和臭氧等的全面校正㊂采用大气抵抗植被指数1193㊀10期㊀㊀㊀廖迎娣㊀等:江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究㊀(AtmosphericResistantVegetationIndex,ARVI)对残留气溶胶做进一步处理,采用土壤调节植被指数(SoilAdjustedVegetationIndex,SAVI)减弱树冠背景土壤变化对植被的影响[12]㊂EVI的公式[13]如下:EVI=GˑρNIR-ρred()ρNIR+C1ˑρred-C2ˑρblue+L(1)式中,ρNIR㊁ρred㊁ρblue分别为近红外光㊁红光㊁蓝光的反射率;G为增益调整因子;C1和C2为大气调节参数;L为植被冠层背景调整因子㊂因此,可以用EVI来量化植物覆盖度㊂从Level⁃1andAtmosphereArchiveandDistributionSystemDistributedActiveArchiveCenter(LAADSDAAC)网站下载MODISC6版本,空间分辨率为1km的数据,对获取的不同时段EVI影像进行分级,利用影像差值法获得它们之间的差值影像,并根据差值影像中像元与0的关系判断EVI的变化趋势[13]㊂像元值大于0时,EVI上升,说明植物覆盖度上升,生态修复效果向着预期方向行进;反之,说明生态修复效果向着预期的反方向行进㊂若修复区域的城市建设用地㊁村庄居民用地㊁水体等全年EVI变化较小,要利用EVI时序曲线的波动幅度(年内变化标准差)剔除这些 干扰 像元[14]㊂通过与中高空间分辨率影像和土地利用数据的对比,设定标准差阈值,提取常绿植被㊁建设用地和水体等非水稻种植区,并将它们掩模[14]㊂EVI时序标准差δ[14]为:δ=ðNi=1EVIi-EVIm()2N(2)式中,N为影像期数;i为影像期号;EVIi为第i幅影像EVI值,EVIm为时序影像EVI的平均值㊂1.2㊀水土保持度‘中国水利百科全书“将水土保持定义为 防治水土流失㊁保护㊁改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以利于充分发挥水土资源的生态效益㊁经济效益和社会效益,建立良好生态环境的事业㊂ 在长江沿岸区域,水土流失会造成岸坡失稳及河床淤积,若不及时处理,将影响岸线区域生态环境且影响生物多样性,使得岸线变得脆弱[15]㊂因此,水土保持既是避免土壤流失,保持岸坡稳定,减少河床淤积,维持生态系统稳定的需要,又是改良土壤,满足植物和动物生存需要的重要条件,应作为长江岸线生态评价的重要指标㊂水土流失影响指数(SoilWaterImpactIndex,SWII)常被用于水土保持方案的评价[16⁃17],可定量评价长江岸线生态修复工程的水土保持度㊂将水土保持损益分析中的关键性影响指标进行加权求和,得到反映水土流失影响程度的无量纲值,计算公式[16⁃17]如下:SWII=ðni=1αixi(3)式中,αi为第i个因子的权重,因子可包括工程面积㊁影响时限㊁流失水土量和恢复度等,i的取值范围为1到n;xi为第i个因子数据归一后的值,通过获取xi的原始值xi0后对其进行标准化处理[16],按式(4)计算㊂xi=xi0-minx()maxx()-minx()(4)SWII值越小,工程影响时间越短㊁水土流失量越小,水土保持度越好;SWII值越大,对土壤侵蚀的影响越大,水土流失量越大[16⁃17]㊂1.3㊀原生植物恢复度原生植物是指自然存在且长期生长于该区域的各种植物㊂作为历经流域气候变迁㊁生物物种侵害等自然灾害后仍能蓬勃生长于当地的植物种类[18],原生植物适应能力强,能最大程度减少人工维护,并保持良好的生长状态㊂同时,有利于原生动物的觅食㊁栖息和繁殖,对维持当地原有生态系统稳定具有重要意义㊂因此,在岸线生态修复工程中,应提倡恢复原生植物的占比,从而实现由人工修复向自然修复过渡㊂在进行长江岸线生态修复时,应通过实地调查㊁走访㊁查阅历史资料等,首先形成该区域的原生植物名录,2193㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀然后根据物种特性㊁生长状态㊁物候期等特点,从植物在岸线范围生境中水土保持㊁固碳㊁污染物吸附㊁景观营造㊁繁殖培育及养护管理等[18]方面进行筛选,确定用于修复的原生植物类型㊂采用原生植物恢复指数(NativePlantRemediationIndex,NPRI)表征原生植物恢复度:NPRI=ðni=1βiSiS0(5)式中,n为筛选的原生植物类型总数;βi为第i类原生植物权重;S0为修复区域总面积;Si为修复后第i类原生植物覆盖面积㊂NPRI越大,修复区域内原生植物的覆盖范围越大,生态修复效果越好㊂1.4㊀植物物种多样性植物物种多样性是保证动物多样性的基础,是维持良好生态系统的重要条件㊂长江流域植物物种丰富,在选择原生植物进行修复时,应采用尽可能多的种类,避免过于单一㊂‘湿地生态质量评估规范“(DB11/T1503 2017)等规范采用植被类型多样性㊁湿地植物相对丰度等类似指标㊂因此,本文选用植物物种多样性指标反映修复区域内植物物种的丰富度㊁均匀度[19⁃20]㊂采用植物物种多样性指数(PlantSpeciesDiversityIndex,PSDI)用于定量化表征植物物种多样性㊂通过Patrick丰富度指数(R)㊁Shannon⁃Wiener多样性指数(H)和Pielou均匀度指数(E)进行分析,其公式[20⁃21]分别为:R=M㊀㊀㊀(6)H=-ðMi=0PilnPi(7)E=HlnM()(8)PSDI=k1R+k2E(9)式中,M为调查区域内植物物种总数;Pi为第i个物种的重要值,是该物种相对频度㊁相对盖度㊁相对密度的平均值[22];k1和k2分别为Patrick丰富度指数和Pielou均匀度指数的权重㊂PSDI越大,区域内植物物种越丰富㊁分布越均匀,越有利于恢复生态系统原本的面貌,最终达到自然修复的目的㊂在进行长江岸线生态修复时,应首先考虑原生植物恢复度,尽可能选择更多种类的原生植物,兼顾植物物种多样性的需要㊂2㊀生态修复附加评价指标2.1㊀护岸型式多样性护岸的主要作用是保持岸坡稳定,维持河道形态㊂但是传统的硬质护岸阻碍了坡面上下㊁陆域水域间的物质㊁能量和生物的交换与联系,对生态系统造成严重影响㊂在长江岸线生态修复工程中,应尽可能多采用生态护岸,在确保护岸结构稳定和安全的前提下兼顾生态效应[23]㊂生态护岸型式多样,不同护岸型式的特点不同,对改善生态的作用也不一样㊂如,木桩植被复合护岸,能有效改善河流生态系统与近岸陆地系统的连通性,为水生生物提供栖息㊁繁殖场所[24]㊂石笼净水复合护岸通过在石笼上部固定纤维垫作为植物生长床来种植水生植物,河水在其内部的砾石与植物根系间流动,使水中污染物得到去除[25],对改善水生动植物的生存环境有很大帮助㊂自嵌式植生护岸可结合块体内种植的植物,有良好的景观效益和生态效果[26]㊂连锁式生态护岸开孔率高,渗透性㊁排水性好,有利于水生植物生根以及水生动物栖息㊁繁殖等[27]㊂因此,本文提出护岸型式多样性作为附加指标的目的是鼓励采用更多类型的护岸型式,采用护岸型式指数(RevetmentTypeIndex,RTI)定量表征护岸型式的多样性㊂RTI=t(10)3193㊀10期㊀㊀㊀廖迎娣㊀等:江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究㊀式中,t为修复岸线范围内的护岸种类㊂RTI越大,护岸型式越丰富,能满足的生态需求就越多元,更有利于达到生态修复的目标㊂2.2㊀岸线曲折度自然因素及人类活动的干扰使岸线处于不断变化过程中,曲折是岸线的一个基本属性,水流冲刷㊁岸坡侵蚀等自然因素及岸线资源开发利用㊁人类活动等社会因素均会引起岸线曲折度的变化[28]㊂岸线形态直接影响近岸水体的水动力条件㊂当岸壁曲折时,水体会出现局部扰动,在凹凸岸区域甚至产生横向水流,带动小颗粒泥沙向不同水深梯度扩散,进而影响底泥中氮㊁磷和有机碳等的释放和扩散[29]㊂与平直岸线相比,凹凸形岸线近岸段不同水深梯度带的表层底泥中各指标含量差异更显著,可有效促进氮㊁磷和有机碳等营养物质再分配[29]㊂此外,凹形岸线相对平直岸线,水体流动及行船等引起的波动相对较小,有利于底栖动物的寄居㊂因此,本文提出岸线曲折度(ShorelineTortuosityIndex,STI)作为附加指标的目的是引导岸线修复设计时尽可能考虑岸线形态的影响,为水生动植物生存提供更多有利环境㊂岸线曲折度可以采用两点之间折线距离与直线距离的比值[28]或岸线长度与等面积圆周长的比值[30]计算㊂但这两种方法不能体现整段岸线的曲折程度㊂张云等[28]提出使用SuperMap工具,设置一定的重采样距离,得到一条岸线的简化线,即岸线轮廓基线㊂利用岸线长度与岸线轮廓基线的比值计算岸线曲折度,即:STI=ðni=1Lðni=1LS(11)式中,L为岸段间的岸线长度;LS为岸段间的岸线轮廓基线长度;n为研究区域内岸段的数量㊂STI越大,岸线形态越丰富,越有利于水生动植物的生长,生态修复效果越好㊂3㊀生态修复评价体系在综合考虑植物覆盖度㊁水土保持度㊁原生植物恢复度㊁植物物种多样性㊁护岸型式多样性㊁岸线曲折度等6项指标的基础上,本文提出生态修复效果指数(EcologicalRemediationEffectIndex,EREI)用以定量评价江苏长江岸线生态修复的效果,计算公式如下:EREI=X1YEVI+X2YSWII+X3YNPRI+X4YPSDI+X5YRTI+X6YSTI(12)式中,YEVI㊁YSWII㊁YNPRI㊁YPSDI㊁YRTI㊁YSTI分别是6项指标对应的赋分;X1 X6分别是6项指标的权重,如表1所示㊂在工程应用中,应首先根据修复项目的特点和要求确定各项指标的权重值并进行计算㊂其中,4项主要指标的权重总和为100%,2项附加指标的总权重原则上不超过10%㊂表1㊀江苏长江岸线生态修复评价指标体系Table1㊀EvaluationindicatorsystemofecologicalremediationalongtheshorelineoftheYangtzeRiverinJiangsuProvince重要程度Importancelevel指标名称Parameter衡量标准Measurement赋分Score权重Weight主要指标植物覆盖度增强型植被指数(EVI)YEVIX1Mainparameters水土保持度水土流失影响指数(SWII)YSWIIX2原生植物恢复度原生植物恢复指数(NPRI)YNPRIX3植物物种多样性植物物种多样性指数(PSDI)YPSDIX4附加指标护岸型式多样性护岸型式指数(RTI)YRTIX5Additionalparameters岸线曲折度岸线曲折度(STI)YSTIX64193㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀㊀㊀在对各项指标进行赋分时,首先应根据岸线所处功能区的实际情况,确定每一项指标的最佳值范围,将其作为等级I的赋分区间㊂然后,设定每个等级之间的区间级差,依次确定等级II㊁等级III㊁等级Ⅳ的赋分区间(表2)㊂表2㊀各项指标赋分等级Table2㊀Specificindexrating等级GradeⅠⅡⅢⅣ赋分Score(Y)1007550254㊀结论与展望(1)植物覆盖度㊁水土保持度㊁原生植物恢复度㊁植物物种多样性㊁护岸型式多样性和岸线曲折度6项指标全面系统考虑了长江岸线生态修复对植物生长状态㊁动物生存条件和岸坡稳定等方面要求㊂(2)江苏长江岸线生态修复评价指标体系通过主要指标和附加指标相结合的方式,既实现了对生态修复效果的定量化评价,又体现了对生态修复工程设计理念的引导,为长江岸线生态修复的有序推进奠定了基础㊂(3)在对长江岸线生态修复进行评价的过程中,操作层面仍有大量的后续研究工作需要深入开展,如每个指标的权重,各指标在四个等级的取值范围,植物物种调查方法,开展评价的时间节点等,最终形成可用于长江岸线生态修复评价的操作指南或规范㊂参考文献(References):[1]㊀段学军,邹辉.长江岸线的空间功能㊁开发问题及管理对策.地理科学,2016,36(12):1822⁃1833.[2]㊀段学军,邹辉,王晓龙.长江经济带岸线资源保护与科学利用.中国科学院院刊,2020,35(8):970⁃976.[3]㊀PengL,XiaJ,LiZH,FangCL,DengXZ.Spatio⁃temporaldynamicsofwater⁃relateddisasterriskintheYangtzeRiverEconomicBeltfrom2000to2015.Resources,ConservationandRecycling,2020,161:104851.[4]㊀LuoQL,ZhouJF,LiZG,YuBL.Spatialdifferencesofecosystemservicesandtheirdrivingfactors:acomparationanalysisamongthreeurbanagglomerationsinChinaᶄsYangtzeRiverEconomicBelt.ScienceoftheTotalEnvironment,2020,725:138452.[5]㊀宋安琪,季心蕙,赵兵.基于生态修复理论的长江岸线林带景观营造 以扬州市江都经济开发区沿江区域林带景观规划设计为例.园林,2020,(3):71⁃75.[6]㊀周文.基于分层控制的长江经济带生态保护与修复策略研究 以江苏省沿江区域为例//活力城乡美好人居 2019中国城市规划年会论文集.重庆:中国城市规划学会,2019:1119⁃1126.[7]㊀吴鹏.生态修复法律概念之辩及其制度完善对策.中国地质大学学报:社会科学版,2018,18(1):40⁃46.[8]㊀韩博,金晓斌,项晓敏,赵庆利,林金煌,洪长桥,金志丰,胡静,周寅康.基于 要素 景观 系统 框架的江苏省长江沿线生态修复格局分析与对策.自然资源学报,2020,35(1):141⁃161.[9]㊀YuanJ,ZhangGX,ChenL,LuoJQ,YouFY.Experimentusingsemi⁃naturalmeadowvegetationforrestorationofriverrevetments:acasestudyintheupperreachesoftheYangtzeRiver.EcologicalEngineering,2020,159:106095.[10]㊀张云霞,李晓兵,陈云浩.草地植被盖度的多尺度遥感与实地测量方法综述.地球科学进展,2003,18(1):85⁃93.[11]㊀李美丽,尹礼昌,张园,苏旭坤,刘国华,王晓峰,奥勇,伍星.基于MODIS⁃EVI的西南地区植被覆盖时空变化及驱动因素研究.生态学报,2021,41(3):1138⁃1147.[12]㊀王正兴,刘闯,HueteA.植被指数研究进展:从AVHRR⁃NDVI到MODIS⁃EVI.生态学报,2003,23(5):979⁃987.[13]㊀王一帆,徐涵秋.利用MODISEVI时间序列数据分析福建省植被变化(2000 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以山西省阳城市为例.山西交通科技,2019,(2):65⁃68.5193㊀10期㊀㊀㊀廖迎娣㊀等:江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究㊀6193㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀[19]㊀郑元润.大青沟森林植物群落物种多样性研究.生物多样性,1998,6(3):191⁃196.[20]㊀保琦蓓.高速公路施工对原生植物群落的影响评价研究[D].武汉:武汉理工大学,2007.[21]㊀刘璐,刘志成,杨瑞莹,张任菲,李豪,许晓明.永定河干涸段(卢梁段)河流廊道植物群落数量分类及多样性特征.生态学报,2020,40(24):9129⁃9137.[22]㊀陈书琴,夏建东,王志高,龙锦云.长江马鞍山段沿岸陆生植物分布及多样性研究.安庆师范大学学报:自然科学版,2018,24(4):95⁃100.[23]㊀梁开明,章家恩,赵本良,叶延琼,孔旭晖.河流生态护岸研究进展综述.热带地理,2014,34(1):116⁃122,129⁃129.[24]㊀花全,于小娟,王小会.间隔木桩+桑条秸秆拱生态护岸结构.水运工程,2020,(9):138⁃141.[25]㊀何旭升,鲁一晖,逄勇,李文奇.净水型护岸理念与技术探讨//中国水利学会第四届青年科技论坛论文集.北京:中国水利学会,2008:187⁃191.[26]㊀王勇,云超.自嵌式植生挡墙在栗水河治理中的应用.江西水利科技,2016,42(2):120⁃124.[27]㊀顾鑫,黄浩浩.生态护岸的技术应用.城市道桥与防洪,2019,(3):124⁃126.[28]㊀张云,张建丽,景昕蒂,宋德瑞.近20a来我国海岸线曲折度变化分析.海洋环境科学,2015,34(1):76⁃80.[29]㊀袁芳,陈怀艳,康昕,盛晟,徐驰,刘茂松.岸线形态与近岸底泥元素分布特征的相关性分析.南京林业大学学报:自然科学版,2017,41(2):9⁃14.[30]㊀郭芬芬,胡涛骏,应元康,潘国富,刘彬.近15年洞头五岛海岸线时空变化分析.海洋开发与管理,2019,36(7):25⁃30.。
第30卷第3期 灾害学 Vo1.30 No.3 2015年7月 JOURNAL OF CATASTROPHOLOGY Ju1.2015
李畅,冯滔,石倩,等.洪灾社会脆弱性熵权法评价及其时间序列分析——以2001—2012年荆州市为例[J].灾害学, 2015,30(3):110一l17.[Li Chang,Feng Tao,Shi Qian,ea a1.Flood Social Vulnerability Assessment Based on Entropy Method and Its Time Series Analysis:A Case of Jingzhou City from 2001 to 2012[J].Journal of Catastrophology,2015,30(3):110
—117.]
洪灾社会脆弱性熵权法评价及其时间序列分析 ——以2001—2012年湖北省荆帅I市为例
李 畅 ,冯 滔 ,石 倩 ,黄建武 ,阁承艳 ,吴江华 ,陈广平 (1.华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室,湖北武汉430079; 2.华中师范大学城市与环境科学学院,湖北武汉430079;3.民政部减灾和应急工程重点实验室,北京100124)
摘要:利用荆州市2001—2012年社会经济因子,从社会敏感性与社会应对能力出发构建洪灾社会脆弱性指标 体系。利用熵权法确定指标权重,建立社会脆弱性评价模型,得到荆州市洪灾社会敏感性、洪灾社会应对能力、 洪灾社会脆弱性的评价结果;并采用多项式模型线性拟合与离散傅里叶变换对洪灾社会脆弱性进行时问序列分 析。结果表明:①荆州市洪灾社会敏感性、应对能力、脆弱性呈现极高相关的二次多项式回归增长方式,敏感 性、社会应对能力呈现上升态势,洪灾社会脆弱性表现为波动上升。②时间序列周期图可以得到洪灾社会脆弱 性存在一个3年的周期。③根据敏感性与脆弱性的指数特征,把洪灾社会脆弱性指数划分为4个类型:2001— 2006年为低敏感性、低应对能力;2006年为低敏感性、高应对能力;2007年为高敏感性、低应对能力;2009— 2012年为高敏感性,高应对能力。 关键词:洪灾;社会脆弱性;熵权法;时间序列;傅里叶变换;荆州市 中图分类号:X43 文献标志码:A 文章编号:1000—811X(2015)03一Oll0—08 doi:10.3969/j.issn.1000—811X.2015.03.021
自然灾害的发生既是外部环境因素异变、突 发的结果,也是人地关系失衡、人地关系矛盾突 出的表现…。近年来,在国际上13益重视防灾减 灾的背景下,脆弱性研究已成为自然灾害研究的 主题并逐渐融人社会可持续发展策略 。因此, 国内外学者对其展开了大量的定性和定量研究, 如今已形成自然脆弱性、社会脆弱性和综合脆弱 性三个研究方向 J。但由于社会系统的复杂性与 动态性,自然灾害的社会脆弱性的评估存在诸多 问题;现有中国自然灾害脆弱性研究主要关注于 灾害的自然脆弱性,缺少对灾害事件不利社会影 响的探讨 。因此,有必要对自然灾害的社会脆 弱性进行研究,为防灾减灾、政府决策与预警提 供科学依据,降低自然灾害对社会的不利影响。 社会脆弱性是指敏感性的社会群体、组织或 国家面对灾害的应对能力与从自然灾害中恢复的 能力;社会脆弱性是一个复杂、在时间和空间上 动态变化的系统 J。近年的一些巨灾如Katrina飓 风、汶川8.0级地震、海地7.3级地震、玉树7.1 级地震等突显了潜在贫穷和边缘化的社会进程, 加剧了人员伤亡的敏感性和灾后恢复的复杂性, 从而使得自然灾害脆弱性研究领域更多关注灾害 的社会影响。社会脆弱性研究是理解自然灾害风 险和有效提高应对能力的关键 J。国内外许多学 者致力于自然灾害的社会脆弱性应用领域的研究, 如美国学者Cutter利用因子分析评价美国县域尺度 的自然灾害社会脆弱性以及研究Hurricane Katrina 的社会脆弱性 ;Vincent构建了非洲22个国家 气候变化的社会脆弱性评价指标 ;Wilhelmi和 Morass利用1997年Fort Collins的极端降雨数据, 对脆弱性的人群以及地区进行分析,认为社会脆 弱性的评价应该聚焦在人类在对于灾害的应对能 力 ;Fekete利用人El变量数据,运用归纳法得到 德国洪灾社会脆弱性风险图结果显示老人居多、 贫穷地区的社会脆弱性风险较大 ;Yoon以墨西 哥海湾以及毗邻大的西洋海岸作为研究区域,把
收稿日期:2014—12—30 修订日期:2015—03—09 基金项目:国家自然科学基金(41101407);湖北省自然科学基金(2014CFB377);民政部减灾和应急工程重点实验室开放基金 (LDRERE20120206);国家级大学生创新创业项目(201310511041) 作者简介:李畅(1982一),男,湖北武汉人,博士,副教授,硕士生导师,主要从事地球信息科学及其在自然灾害中的应用研究. E mail:lichang@mail.ccnu.edu.cn 3期 李畅,等:洪灾社会脆弱性熵权法评价及其时间序列分析——以2001—2012年荆州市为例 l1l 归纳法与演绎法进行对比研究,评价自然灾害下 社会脆弱性… ;Holand等提出了一种量化方法评 价挪威市级单元自然灾害对城市社会的脆弱性-- 。 国内学者Zeng等利用遥感影像解决小区域社会脆 弱性评价数据缺失,对广州萝岗区进行社会脆弱 性评价¨ ;葛怡利用Hoovering改进模式,对长沙 地区的家户进行了社会脆弱性评价¨ ;张永领运 用主成分分析法和TOPSIS方法对上海市18个区县 的自然灾害社会脆弱性进行了评价,揭示了上海 市自然灾害社会脆弱性的区域特征。。 ;陈磊等基 于投影寻踪聚类模型(PPC),结合基于实数编码的 加速遗传算法(RAGA)对上海市进行了自然灾害社 会脆弱性评估的尝试 ;游温娇等根据灾害位置 模型和应急管理周期理论,构建了洪灾社会脆弱 性的指标体系,为进一步研究洪灾社会脆弱性奠 定了基础¨ 。文献[4]中指出目前国内较多研究 仍停留在一个时间断面上,不能客观地反映社会 脆弱性的演变特征;而在国际上已有研究关注了 极端气候灾害事件或单一灾种如洪水的社会脆弱 性。所以,为了深入探讨洪灾社会脆弱性的动态 变化,本文以2001年至2012年洪灾社会脆弱性为 研究对象,对洪灾社会脆弱性进行时间序列的探 索和分析;为进一步探讨自然灾害社会脆弱性奠 定基础。 荆州市是一个洪涝灾害严重地区,季风活动 异常造成的降雨异常频繁,汛期水面常高于两岸 10 m左右,加上特殊的自然地理条件… ,所以, 该区域是洪灾潜在的高风险区,再加上长江上游 洪水压力,让荆州市成为我国最主要的防洪地区。 三峡工程的建设有效解决荆江河段安全泄量远小 于上游来洪量的矛盾,避免荆江两岸乃至江汉平 原遭遇毁灭性的洪涝灾害,有效减少荆江两岸防 汛负担和防洪压力¨ 。整体来看,三峡工程建成 后,虽然荆州市防洪严峻的形势明显好转,防汛 负担和防洪压力将明显减轻,但远未达到高枕无 忧的阶段|1 。任何自然灾害都具备自然属性与社 会属性,我们不可能也没有必要消除洪水,而是 应该学会与洪水相处。自然灾害的社会属性研究 愈加重要 。学者们对该区域自然影响因子、致 灾机理有了较为深刻的研究,并取得了较好的效 果,但社会经济视角的研究还比较欠缺 。 ,而这 正是本文探究的重点。 本文以特定的自然灾害——洪灾为研究对象, 运用客观且定量的计量方法探寻连续性时间序列 下洪灾社会脆弱性的演变规律,可对如何客观量 化和分析洪灾社会脆弱性提供方法参考,并为科
学决策提供理沦依据。
1 研究区域概况与指标体系 1.1研究区概况 荆州市地处湖北省中南部,位于江汉平原腹 地,东连武汉,西接三峡,南跨长江,北临汉水。 其地理位置为111。15 ~114。05 E,29。26 ~31。37 N(图1)。境区东西最大横距约274.8 km,南北最 大纵距约130.2 km,呈带状分布。荆州市辖沙市 区、荆州区及监利县、公安县、江陵县,代管洪 湖市、石首市、松滋市3个县级市。全市国土面积 14 067 km ,其中平原湖区占78.8%,丘陵低山区 占21.2%。因荆州市特殊的地理位置、地质条件 和气候因素,洪灾发生的频率高,所以荆州市是 全国重点防洪城镇之一。在以往人类总是运用工 程来防洪治水的基础上,本文从洪灾社会脆弱性 的角度对荆州市洪灾进行时间序列变化进行探讨。
图1 湖北省荆州市地理特征 1.2指标体系 洪灾社会脆弱性指标确定,借鉴Cutter提出的 HOP(Hazards.of-Place Model of Vulnerability)概念 模型 -23],根据荆州市社会经济对洪灾的作用机 制,在国内学者对洪灾社会脆弱性指标体系研究 的基础上¨ ,从人口、社会、经济的角度出发, 按照社会系统对于洪灾的敏感性(社会系统在洪灾 背景下潜在破坏性)以及应对能力(即社会系统面 对洪灾的恢复能力)两个维度构建洪灾社会脆弱性 评价体系。 本文数据来源于《荆州市统计年鉴》(2001— 2012年) ],利用荆州市社会经济统计数据,对 指标进行筛选,从洪灾社会脆弱性的敏感性与应 对能力两个方面构建洪灾社会脆弱性指标体系(见 表1)。考虑到数据的可获取性以及尽量的完整性, 某些关键指标例如水利工程的建设未能获取,但 隐含在既有的指标中,同时受到数据的限定,另 外对于研究区县的空间差异,存在时问和空间两