基于GIS的湖北省洪水灾害危险性评价

在湖北省1∶25万数字地形图的基础上,利用ARC/INFO地理信息系统平台强大的空间分析和叠加功能,对湖北省洪水灾害危险性进行了初步评价。首先对构成洪水灾害危险性的4个因子———降水,地形,河网(包括河流、湖泊、水库)以及历史上洪灾发生的频次等进行了分析和数字化,得出了各因子对洪水灾害影响程度的栅格图层;其次,对这些图层进行空间叠加,得到了湖北省洪涝灾害危险性评价图。结果显示,湖北省东部及中部地区的洪水危险性普遍高于其它地区,特别是枝江以下的长江沿线以及钟祥以下的汉江中下游一线两岸地区,危险性最高,这与这些地区丰富的降水、低平的地势是密切相关的;而鄂西南和鄂东南部虽然降水也比较丰富,但由于该区地势高,因此洪水危险性相对于中部来说总体上要低一些;鄂西北地区尤其是神农架地区降水量少,地势最高,因而危险性最低。这个结果与湖北省的实际情况是符合的。

近2600年神农架大九湖泥炭的气候变化记录

神农架大九湖沼泽泥炭柱状样提供了分辨率为25a的约2600a来的气候变化记录。对样品进行了环境磁学参数测量、X射线荧光分析(XRF)、孢粉鉴定和统计建模,结果表明,大九湖气温的变化曲线与竺可桢中国东部的物候温度曲线以及格陵兰氧同位素变化曲线大体一致,与青藏高原东部希门错湖泊沉积物温度代用指标的变化曲线也十分相似。特别是550—1300AD间的相对温暖期,与竺可桢首次提出来的中国东部隋唐温暖期(约600—1000AD)和欧洲的中世纪暖期(930—1240AD)在时间跨度上大致对应。可划分为4个阶段:(1)600BC—550AD,气候相对冷湿;(2)550—1300AD,气候相对凉干;(3)1300—1900AD,气候又转变为冷湿,其中最冷期1400—1900AD可与欧洲的小冰期对应;(4)1900AD至今,气候又开始转向相对凉干。同时发现低频磁化率χlf与铁元素含量之比(χlf/Fe)的变化曲线与利用孢粉分析数据恢复的大九湖气候变化曲线对应得很好,特别是二者都清晰地显示了500—1300AD为一相对暖期。这预示着χlf/Fe可能是泥炭剖面的一个更好的气候记录代用指标。

湖北省洪灾风险评价

在1∶250 000数字地形图的基础上,利用地理信息系统软件ARC/INFO对湖北省洪灾风险进行了初步的评价.综合考虑了降水、地形、河网(河流、湖泊、水库)以及历史上洪灾发生的频次的4个自然因素,进行了洪水危险性等级的评价;考虑了人口、耕地和国内生产总值的空间分布密度等社会经济因素,进行了洪灾易损性评价;对洪水危险性等级图和社会经济易损性评价图进行空间叠加,并得到湖北省洪灾风险等级评价图.结果显示,湖北省洪灾风险等级从低到高依次为:①神农架高山地区;②鄂西、鄂东北和鄂东南大部分山区;③平原的周边地区和低岗地;④江汉平原和襄樊盘地的大部分平原核心地区.评价结果与历年来防洪救灾的重点地段集中于江汉平原、武汉地区的实际是符合的.

浅层地温剖面曲线拟合法估算热扩散系数

从浅层岩土热传导和热扩散理论出发,推导出一种半无限均匀岩土地温变化的数学模型,通过利用该模型拟合实测地温剖面曲线,可以求取浅层岩土整体的热扩散系数以及地表年平均温度、温度变幅、初相等大地温度特性参数。两个实例的计算结果表明,所采用的理论模型能够很好地拟合地温实测剖面曲线,通过该方法所求得的浅层岩土热扩散系数与参考文献给出的值很接近,说明该方法是可行的.该方法建立在可靠的理论和清楚物理机制之上,简单有效,可以在实际工作中推广应用.

三峡工程与长江中游浅层承压水动态

三峡水库正常运行后，坝下枯季下泄流量增加，将使荆江水位比建坝前抬高１～２ｍ。由于长江与两侧浅层承压水有着十分密切的联系，长江枯季水位升高将阻滞两岸地下水向长江排泄，从而使两岸承压水位相对抬高。观测研究表明，长江对承压水动态的影响程度随距离的增加而减弱，二者成分段线性反比的关系。在龙口观测剖面，如长江水位升高１ｍ，则在距离为０～１ｋｍ地段，承压水位将抬高１～０．２５ｍ；在１～４ｋｍ地段，抬高０．２５～０．０５ｍ；在４～９ｋｍ地段，抬高０．１０～０．０５ｍ。承压水位的上升将引起农田枯季水位的升高，引起或加重该地区土壤的潜育化和沼泽化。同时，中游长江水位变幅变小，使地下区的范围缩小，可能会削弱地下区在河流生态系统中的功能，从而影响到整个长江的生态系统。

利用中巴地球资源卫星数据反演武汉市湖泊营养状态指数

以武汉市主要湖泊为例,研究了利用中巴地球资源卫星(CBERS-2)数据反演水体营养状态指数(TLI)。研究旨在评估利用中巴地球资源卫星数据来估算内陆水体富营养化程度的可能性。首先利用地面水质监测数据计算武汉市某些湖泊监测点的"真实的"营养状态指数(包括综合营养状态指数和修正的Carlson营养状态指数),同时,在事先经过辐射校正和几何校正的CBERS-2图像上,以9×9像元为采样窗口,提取各个对应地点的灰度值均值(从波段1至波段4);然后,采用多元逐步回归分析,以各波段灰度值均值为自变量,建立营养状态指数经验遥感反演模型;最后,利用模型对整个湖泊水体的营养化状态指数进行反演,并绘制了其空间分布图。结果显示,营养状态指数的自然对数值与CBERS-2图像各波段灰度值之间存在较好相关关系,回归系数平方值(R2)为0.51。利用反演模型反演得到的湖区水质分布与实际情况基本相符。由于CBERS-2图像数据可以从我国许多数据分发中心免费获取,这为低成本的水质遥感监测提供了一条途径。

神农架大九湖盆地岩溶塌陷的高分辨率遥感调查

神农架大九湖盆地岩溶塌陷的直径一般在2～20m之间，利用中等分辨率卫星影像很难识别，而通过高分辨率的快鸟（Quickbird）卫星影像，可以容易快速地识别出来，野外实际调查验证显示其识别率相当高，只有一些隐藏在岩壁下的小型落水洞难以在影像上找到．通过影像识别和野外调查，查明了大九湖盆地岩溶塌陷的特征、类型和空间分布规律，为大九湖湿地修复和地质灾害的防治提供了基础资料．

基于GRNN模型的悬浮物遥感反演研究——以长江城陵矶段为例

遥感反演是监测水体表层悬浮物浓度的有效手段之一.广义回归神经网络(GRNN)较其它神经网络具有更强的非线性拟合能力,在小样本情况下有更好的推广性能,适用于遥感反演模型.使用长江中游城陵矶段HJ-1BCCD2遥感影像结合实地同步采样数据分别建立悬浮物GRNN及BP神经网络(BPNN)遥感反演模型,分析对比模型的精度,并使用GRNN模型预测了区域水体悬浮物分布信息.结果表明,相对于BPNN模型,GRNN模型具有较强的非线性拟合能力和较高的反演精度;长江干流的悬浮泥沙浓度总体上明显小于洞庭湖,这主要是三峡工程下泄泥沙大幅减少造成的;洞庭湖浑浊的湖水汇入长江后,在城陵矶至洪湖之间形成明显的混合带;而洞庭湖湖口悬浮物浓度明显高于其他湖区,这可能是该区域采砂活动的强烈扰动引起的.

湖北省土地资源利用现状分析与展望

长期以来湖北省各种土地类型的面积，尤其是耕地面积一直没有查清，土地利用规划没有一个真实可靠的数据可供依据。利用最近的三次土地调查资料和历年的统计资料，对湖北省土地资源的数量和现状进行了分析， 并利用1996年统一变更调查数据恢复重建了湖北省历年的实际耕地面积。结果表明，湖北省的实际耕地面积是统计年鉴中数字的1.4～1.5倍，但这并不意味着湖北省的耕地面积比原来增加了，实际所拥有和正在利用的耕地数量和生产能力与原来是一样的。由于水土流失和土地污染的加剧，优质耕地数量减少等原因，湖北省的土地质量总体呈下降的趋势。在土地资源的开发利用中，存在着结构不合理，效益未充分发挥，城乡居民点用地外延扩展过快等突出问题。展望了21世纪初期所面临的形势。结果可作为湖北省土地承载力的评价和土地利用规划的参考依据。

湖北水资源现状与可持续利用战略对策

湖北省有十分丰富的过境客水资源 ,但自产水资源却十分有限。在水资源开发利用中存在许多亟待解决的问题。如地表水污染日趋严重 ,地下水也存在不容忽视的污染 ;农业用水占大头 ,其节水潜力巨大 ;目前主要是利用地表水 ,地下水的利用很少 ;洪涝旱灾害仍然十分严重 ,并有愈演愈烈的趋势 ;从长远看 ,湖北省的水资源问题将主要是污染型短缺的问题 ;南水北调中线工程将对汉江中下游供水和水质造成不容忽视的影响 ;在计划体制下形成的水资源管理体制已日显弊端 ,不再适应市场经济的要求。本文对此作了分析讨论 ,最后提出了 2 1世纪初期湖北省水资源可持续利用的战略目标和对策。

南水北调中线工程十堰市核心水源区可持续发展指数及发展战略研究

南水北调中线工程经过多年的建设,目前终于实现了从丹江口水库向北京和华北供水.作为该工程核心水源区之一的湖北省十堰市,未来选择什么样的发展模式,是直接关系到丹江口水库水安全的重要问题.在分析十堰市社会经济发展现状和面临的发展理念和发展模式转变的基础上,提出一套适合核心水源区的可持续发展指数,作为十堰市核心水源区可持续发展的考核评价指标.该指标既能体现核心水源区的发展理念、模式和现实,又简约、综合、易于操作.论文最后用该套指标对十堰市的可持续发展现状进行了评价,并提出了若干发展战略建议.

江汉平原湖泊的成因类型及其特征

对江汉平原湖泊的成因进行了探讨和分类 ,并描述了各类湖泊的特征 .江汉平原是一典型的洪泛平原 ,江汉湖群大多是长江、汉江及其支流演化过程中的伴生湖泊 ,是长江、汉江的侵蚀与堆积地貌的有机组成部分 .江汉湖群在成因上可划分为 6种类型 ,即河间洼地湖、岗边湖、壅塞湖、河谷沉溺湖、牛轭湖、河堤决口湖 .由于它们是在共同的自然地理背景下形成的 ,所受内外营力相似 ,因而有着许多共同的特征 ;如湖水深度一般不超过 8m,湖底平坦 ,岸线不稳 ,湖底淤泥深厚 。

湖北省水资源的可持续利用现状与战略对策

本文分析讨论了湖北省水资源的特点、水污染的趋势、水资源开发利用现状和存在的问题 ,在此基础上 ,提出了 2 1世纪初期湖北省水资源可持续利用的战略目标和对策。

对长江洪水的分析

本文总结了长江流域 1998年洪水灾害的特点 ,分析了该地区历史时期洪水的发展趋势及其产生的直接和深层的原因。并提出了对长江流域可持续发展的重要启示。

地区发展差异与湖北省可持续发展战略

湖北省的经济发展水平与全国其它地区存在着较大的差异。从全国范围看，湖北省多年一直处在中等偏下的水平，而在长江流域，近年湖北省与下游省市的差距在迅速扩大；在中心地区各省中，湖北则相对领先。这种差异是地区发展基础、区位条件、自然条件、社会历史文化等内在因素与国家政策、世界经济格局等外在因素相互作用和长期演化的必然结果。预计在未来的十几年，绝对差距的进一步扩大将不可避免。但２０１０年后，差异扩大的趋势将逐渐减慢。这种差异极大地影响着湖北省的生产要素的流动和组合、产业结构和布局、市场竞争环境等，从而影响湖北省的可持续发展。面对这种差距和影响，湖北省的战略对策应是：扬长避短，努力使经济增长方式从数量扩张型向质量增长型转变。

洪湖水环境现状及主导因子分析

利用2003年夏季在洪湖采集的20个水体样本的测定结果分析了洪湖目前的水体化学性质。根据分析洪湖夏季为Ⅲ类水,则其他季节的水质等级很有可能在Ⅲ类以下。洪湖水体的理化性质各方面状况有利于水生生物的生长和繁殖。运用模糊数学方法得到的结果表明2003年水质状况以Ⅲ类水为主,表明洪湖近年来的水质呈现下降的趋势,这与人类对洪湖水生资源的过度开发有直接的联系;通过主成分分析方法,得到了目前洪湖水质的三个主要控制因素。洪湖水质主要受到氮盐营养元素和生物活动的控制,其次是悬浮物和水体的离子属性,第三是水体的磷化合物。尽管磷是大多数湖泊水体富营养化的关键物质,但它对洪湖湖水而言,并不是最重要的控制因素,所以洪湖富营养化不是水质变化的主要原因。

武汉市城区热岛效应的遥感研究

随着城市化的迅速发展,城市热岛效应及其所带来的问题对我们日常的生产生活的影响变得日益严重和不可忽视。如何快速、有效地监测城市热场的分布和强度,是解决城市环境问题的迫切需要。采用先进的遥感手段,能够大面积、同步和动态地监测地面热场的分布和变化情况。利用武汉市地区的LANDSAT7TM图像,对于热红外波段遥感图像灰度值和地面温度之间的关系进行了定量的解译,并且采用IHS图像复合增强的方法得到了武汉市地面热场分布图,取得了很好的模拟效果。结果显示武汉地区热场的分布具有明显的规律性,区域平均温度的分布由高到低为:旧型工业区-新型工业区-老城区-新城区-郊区;城市地面结构对于区域温度有直接的影响;保护现有的水体和增加绿地的分布是缓解城市热岛效应的有效途径。此外还结合图像分析了热场分布的形成因素。

神农架大九湖亚高山湿地环境背景与生态恢复

针对神农架林区大九湖亚高山湿地退化问题,在联合科学考察基础上,分析区域环境背景状况及生态退化原因,提出湿地保护、利用和生态恢复相关建议。调查内容包括:区域地形地貌状况,地质构造、地层、岩溶发育规律和落水洞分布状况,河流水系的分布、流量变化和水质状况,沼生植被的分布和演替规律,湿地演变过程及人类活动对湿地影响等方面。研究发现:神农架大九湖湿地演变和土地利用结构变化受水利工程直接影响,1986年以来大规模开挖人工沟渠、疏通落水孔、排干沼泽开垦种植等活动,是湿地生态环境退化的重要因素;湿地退化主要反映为湖泊水面消失、沼泽湿地退化、湿地生态系统向陆生生态系统演化,生物多样性减少,泥炭资源遭受破坏,水质下降。根据调查结果,从原则、措施方案、管理机构、产业、资金等方面对大九湖湿地的保护、利用和生态恢复提出建议。

武汉湖泊富营养化遥感调查与评价

利用武汉东湖各子湖多年可靠的地面监测资料和 1999年 9月Landsat- 7的TM各波段的卫星遥感数据 ,建立了各子湖的营养状态指数与TMb5图像上的灰度值之间的线性关系模型 ,并运用该模型对武汉各湖泊进行富营养化评价。同时基于地面监测资料 ,用日本学者相崎守弘提出的修正富营养化指数法对武汉主要湖泊的富营养化程度进行评价。两种方法评价结果都显示 ,武汉大多数湖泊呈富营养化状态 ,一些湖泊已接近甚至达到极富营养化。在用两种方法同时评价的十个湖泊中 ,有四个湖泊的评价结果完全一致 ,其余的六个湖泊富营养化程度只相差一个级别。两种方法评价结果存在差异 ,可能有以下三个原因 :⑴遥感方法反映的是图像所在时段的某一个区域上的平均值 ,营养化指数法反映的是若干个采样站的年平均值 ;⑵TM图像的获取时间比地面监测的时间晚 ;⑶遥感影像可能受到云、泥沙等悬浮物、高等水生植物以及湖泊水深等的影响。遥感评价结果与地面监测结果基本一致 ,利用遥感进行湖泊水体富营养化监测评价是可行的、有效的 ;

基于遥感分析土地利用变化对武汉城市热岛的影响

城市热岛效应与城市化和土地利用变化密切相关.不透水面的扩张极大地改变了城市下垫面的热力学性质,这是造成城市热岛效应的主要原因.利用Landsat 7ETM+和HJ-1A卫星多光谱遥感数据,通过人工解译获得2002年和2012年武汉市土地利用情况,同时利用武汉同期的MODIS合成地表温度产品对城市热岛强度进行了分级,进而对城市热岛与土地利用的时空变化情况进行分析,揭示了二者之间的关系.结果显示,武汉市城市热岛的扩张表现为中高强度的城市热岛以各主城区为中心向外围延伸,并且有逐渐连接成片的趋势,这与城市化扩张的特征基本相同.建设用地的不断向外延伸是造成武汉城市热岛不断增强的主要原因.