基于CMIP6的秦岭北麓未来极端降水洪涝风险分析

随着全球变暖,极端降水的风险评估已成为学术界和各国政府广泛关注的焦点。为准确分析秦岭北麓在全球变暖情景下未来洪涝灾害事件风险时空分布,基于CMIP6降水数据、地理数据及社会经济数据,采用博弈论组合赋权法结合熵权法和层次分析法构建洪涝灾害风险评估模型,对未来两种情景(SSP245和SSP585)、两个时段(2040—2060年和2070—2090年)的洪涝灾害风险进行评估。结果表明:1)危险性较高的地区主要分布于蓝田县和山区低洼地区,随着年份及情景的变化,危险性有明显的增高趋势;2)脆弱性较高的地区主要在周至县、鄠邑区和长安区北部及山区公路地区;3)极端降水洪涝致灾风险等级较高的地区主要集中在蓝田县和临潼区,不同情景下洪涝致灾风险随时间呈增加趋势。

基于HEC-HMS的黄土高塬沟壑区流域城市化对洪水情势的影响

黄土高塬沟壑区城市化过程中下垫面硬化会影响暴雨水文情势,增大洪水模拟预报难度。为实现对流域城市洪水灾害的预警,基于HEC-HMS水文模型,分别率定砚瓦川流域城市化前后不同时期土地利用条件下的产汇流参数,开展极端暴雨洪水情景设计,揭示流域城市化对不同重现期洪水的水文效应。结果表明:建立的HEC-HMS降雨-径流模型适用于黄土高塬沟壑区洪水预报,其模拟综合合格率为81.25%,平均Nash效率系数为0.82;流域城市化对重现期短的洪水要素变化影响较大,且洪量变化幅度大于洪峰变化幅度,100 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为4.54%和6.40%,5 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为7.06%和9.49%;各子流域设计洪水对流域城市化的响应分布具有空间差异性,以西北部地区响应为最强,其次为南部地区,东北部地区最弱。

马莲河流域固沟保塬工程水文响应变化及优化

由于气候变化、土地利用变化及固沟保塬工程实施,黄土高原的水文循环变化备受世界关注。基于SWAT模型和中国大气同化驱动数据集(CMADS),定量分析了固沟保塬工程和4种土地利用情景对马莲河流域水文循环演变的影响。结果表明:SWAT+CMADS模式能够很好地模拟马莲河的水文变化过程;1995—2020年间,流域内年平均径流量减少了13087.50万m 3,降幅达到4.56%;流域内退耕坡耕地全部还林/还草情景较2020年土地利用情景相比,年平均径流量分别减少了283.80万、1923.70万m 3,固沟保塬工程(沟头填埋)情景下年平均径流量减少了1135.30万m 3。模拟研究固沟保塬工程和土地利用变化对马莲河流域径流的影响在生态环境保护和可持续发展方面具有十分重要的现实意义。

塔里木河干流植被覆盖度动态变化及驱动因素分析

针对经济发展和全球气候变化给塔里木河干流植被恢复带来的严重威胁,为加快塔里木河干流植被保护和恢复进程,对保护成效进行动态监测和准确评估,该研究选取2001—2021年MODIS遥感数据分析塔里木河干流植被覆盖动态变化特征;采用趋势分析法、变异系数法分析塔里木河干流植被发展趋势及稳定性,通过相关分析及地理探测器等方法,研究各驱动因素对植被覆盖变化的影响。结果表明:塔里木河干流植被覆盖度总体呈现相对稳定的波动上升趋势,且变化趋势具有明显季节性,在夏季植被覆盖度高达28.56%;植被覆盖度由高到低的顺序为上游、中游、下游,在空间上存在明显地域差异,7月份上游干流区域平均植被覆盖度可达到下游的3.26倍;塔里木河66.5%的区域植被覆盖度呈增加趋势,其中大部分区域(49.0%)为显著增加(P<0.05);自然因素和人类活动的共同作用是塔里木河干流植被覆盖度呈现快速增加和空间差异的主要原因,其中又以人类活动对植被覆盖度影响更为直接。研究结果为当地生态环境保护提供科学依据。

地质灾害易发性评价单元划分方法——以陕西省黄陵县为例

为了提高区域地质灾害易发性评价精度,采用斜坡单元作为研究对象,以GIS技术作为平台,利用水文解析工具,提出了一种将大面积研究区自动划分为最小适宜评价单元的新方法。使用此方法将陕西省黄陵县划分为6 258个最小适宜评价单元后,再通过一个地质灾害易发程度贡献分值模型计算每个评价单元易发度的分布,并以此进行黄陵县地质灾害易发程度分区评价。评价结果为:据易发度分值将黄陵县分为5个地质灾害易发区,其中高易发区占全县面积的9.94%,主要分布于洛河、沮河及寇家河河谷区,是今后地质灾害防治的重点区域。

基于MODIS的沙漠化地区植被覆盖度提取模型的研究

目前常用的植被覆盖度遥感反演模型,受限条件较多,所用系数精度不高。针对上述问题,提出了利用研究区域的实测最大和最小植被覆盖度确定反演模型系数的方法和基于MODIS影像数据的地面实测验证方法。经用该方法对毛乌素沙地沙漠化地区的植被覆盖度进行反演,并同步监测该区域的地表覆盖度对反演结果进行验证,结果表明地面同步实测植被覆盖度与反演的误差绝对值平均值为0.04,反演方法精度较高。研究表明本文提出的利用MODIS影像数据反演沙漠化地区地表覆盖度的模型、地面验证方法切实可行,适合对沙漠化地区地表植被覆盖度大范围且快速的遥感监测。

利用MODIS-NDVI进行沙化土地评价研究--以陕西省北部地区为例

利用新一代卫星遥感MODIS影象数据,结合地面调查数据,对2006年5月份MODIS影象数据的归一化植被指数(NDVI)进行了植被专题信息的提取,与植被覆盖度建立线性回归模型,得出陕西省北部地区的沙漠化土地分级图。分析结果表明该分级图与陕北植被空间变化特征有很强的一致性。该方法适宜于以地面调查数据为基础的植被盖度提取,为遥感技术在沙化土地评价中应用提供了有效途径。

基于MODIS影像数据的陕北黄土高原植被区划研究

植被区划是造林种草的理论依据之一,研究植被区划有重要的理论和实践意义。利用MODIS影像数据提取陕北黄土高原的归一化植被指数和反照率,然后对其进行决策树分类,提取两者在过渡区域的分类级别,并对其进行空间分析,得出两条分界线:吴堡-绥德—清涧—延川西部—延长西北部—延安市—甘泉北部—志丹;定边中线—靖边—横山—榆林中线-神木。第一条线以南为森林区,第二条线以北为干草原、沙化草原区,两条线中间的区域为森林草原区。这一结果可得到该区气候、土壤和植被实际分布等理论的支持。与以前利用经验方法的研究结果基本相同。表明,用MODIS影像数据和地理信息系统对大面积范围植被区划具有精度高、速度快、成本小的特点。

基于WebGIS的农田土壤推荐施肥信息系统的初步设计与应用

为了满足提高农业经济效益和生态效益的要求,研究开发了基于WebGIS的农田土壤推荐施肥信息系统。该系统将因特网和GIS技术相结合,应用于农田土壤推荐施肥服务,具有很强的数据采集、施肥信息查询、专题分析、施肥决策、后期预测等功能;人机界面十分友好,可视化程度高,操作简便;通用性好,适用于不同地区的农田土壤推荐施肥服务。

基于MIKE模型的极端降雨情景下流域城市内涝风险评估

由极端暴雨引起的城市洪涝灾害往往具有突发性强的特点,使得城市洪涝灾害的防控极具挑战性。本文利用MIKE FLOOD洪水模拟软件来构建流域城市雨洪模型,将一维河网模块MIKE 11与二维地表径流模块MIKE 21动态耦合,以降雨历时4 h,重现期为20a、50a、100a一遇的降雨过程为边界条件进行模拟,得到不同降雨条件下研究区的淹没情况。以积水深度为评估指标,划分了内涝风险区域等级(内涝无风险、低风险、中风险、高风险区域)。结果发现:本耦合模型适用于城市内涝风险评估管理,动态耦合模拟效果较好,结果与实际发生及调查情况基本吻合;随着新兴流域城市化不断发展,建筑密度越来越大,下垫面硬化率逐年提高,雨水下渗率逐年降低,排水管网负荷越来越大,旧的排水管网系统很难满足现在多数新兴城市排水需求。本研究旨在为极端气候影响下的城市安全防控方案的制定,建立快速准确的风险防控体系和防洪排涝规划、洪涝预警、抢险救灾等提供决策依据。

基于MODIS数据的毛乌素沙地土壤水分模型的建立

采用MODIS数据,根据水的吸收率曲线提出使用MODIS影像数据的第6波段和第7波段的反射率来监测土壤湿度,并与温度植被旱情指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)进行对比。通过在毛乌素沙地沙漠化地区准同步实地验证,表明MODIS第7波段的反射率与地表土壤湿度之间有较好的负线性相关关系,并建立了回归方程。分析结果表明使用MODIS数据第7波段的反射率可以大面积对沙漠化地区土壤湿度进行监测。

利用MODIS影像反演沙漠化地区地表温度的方法研究

针对当前利用 MODIS 数据反演地表温度过于复杂和缺乏简便易行的实地验证方法的不足,尝试了改进反演方法的研究,提出了反演结果的地面准同步测量验证方法和在沙漠化地区分类计算地表比辐射率的方法,简化了原劈窗算法所需参数的计算过程。利用改进后的方法对新疆沙漠化地区的地表温度进行了反演,并同步进行了该区域在各种天气条件和地表条件下的地表温度反演结果的验证。经分析表明,在天空晴朗无云,无风,植被稀疏,地表类型均一,面积较大,沙质土壤且观测时刻与卫星过境时刻接近的条件下,该方法精度较高。研究表明改进的利用 MODIS 影像数据反演沙漠化地区地表温度方法和地面验证方法具有一定的可行性,适合于对沙化地区地表温度大范围且快速的遥感监测。

基于MODIS数据的沙漠化地区地表宽波段反照率的反演方法研究——以新疆沙漠化地区为例

以新疆地区的MODIS遥感图像数据和地表野外同步观测的光谱数据为例,在野外数据量较少且有定标数据的条件下反演地表反照率。在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,通过与相同时段的MODIS图像数据的窄波段反照率建立多元线性回归方程,构建回归模型,实现窄波段到宽波段的反演。并应用该回归模型对新疆沙漠化地区的地表反照率进行反演验证,经统计分析,结果证明此方法简便可行,精度较高。

国内外荒漠化动态监测与评价研究进展与存在问题

从荒漠化这一概念背景入题,全面分析介绍了荒漠化动态监测及评价体系的构成,并通过对比,阐述了国内外荒漠化研究的背景、指征、动态监测、评价及其评价信息系统等方面的研究成果,指出了目前国内外荒漠化监测与评价存在的问题,进而提出了建立新的监测与评价体系的基本思路和目标。

基于MODIS数据的沙漠化地区地下水位遥感监测模型的建立——以毛乌素沙地为例

为了研究沙漠化地区地下水位的分布状况,利用MODIS卫星遥感数据,采用遥感一数学一模型学融合的研究方法,在实地考察沙漠化地区地下水位、土壤水分和其它辅助资料的基础上,通过土壤水分和地下水位的线性方程,提出了基于MODIS影像数据,在土壤中存在毛细管补给条件时,简便、有效地监测沙漠化地区地下水埋深的遥感模型,并在毛乌素沙漠化地区进行了实地验证。结果表明,该模型反演地下水位和实测地下水位之间的相关系数为0.868,误差较小,研究结果符合实际。认为在较大范围且地下水埋深不大于7 m的沙漠化地区,利用MODIS多波段遥感模型监测并评价地下水位分布是可行的。

利用MODIS数据反演沙漠化地区地表温度的简化模式——以陕西北部地区为例

利用MODIS数据可见光波段、近红外波段和中红外波段,获得提取地表温度所需要的2个基本参数:地表比辐射率和大气透过率;然后对热红外波段b31、b32运用劈窗算法提取出陕北地区地表温度;并利用两种不同经验公式参数得出的结果与相应位置气象观测站观测的卫星过境时刻的地表气温进行比较。结果表明,劈窗算法简化模式能获得较准确的地表温度,符合陕北地区的实际地表状况,印证了应用该简化模式可以在大范围内快速实时监测地表温度。

渭河下游垂向潜流通量动态特征研究

潜流交换控制着潜流带内水量的变化及各种物质(氧气、有机质)的滞留时间,对地下水的水量和水质变化具有重要的影响。精确计算潜流带内的潜流通量及其动态变化特征,对河流的综合治理及生态恢复具有十分重要的意义。采用热量运移解析模型求解潜流通量,利用温度示踪技术,重点研究潜流交换过程的空间非均质特征和动态变化特征;以渭河下游草滩段为研究区,进行河床浅层沉积物潜流通量的计算。结果表明:监测时段内研究区地下水流为河水补给地下水,河道内不同位置的浅层潜流带内呈现出不同的潜流通量动态特征,其变化范围在0.873~8.900μm/s之间,潜流带厚度约为0.75 m,呈现比较复杂的动态变化特征。监测时段内各深度间潜流通量总体变化趋势为上升趋势,在垂向分布上存在差异,而且这种差异随时间变化。温度示踪方法简单易行,在潜流通量的计算中具有较好的准确性,适用于潜流带内水动力交换量的精确计算。

“项目导向＆任务驱动”在《流域水文模型》教学中的应用

《流域水文模型》课程具有较强的实践性和操作性，涵盖内容广，教学难度大。本文以提高学生的理论基础、实践经验和操作技能为目标，在课程教学中采取“项目导向＆任务驱动”形式。将“教-学-做”有机结合，采用“以项目为核心、任务为主线、教师为主导、学生为主体”，面向社会需求，培养具有较强实践操作能力人才的教学理念。本教学模式是一种以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学、学习模式。

专业综合型项目教学法在环境科学与工程卓越工程师培养方面的应用研究

本文针对应用型环境科学与工程卓越工程师的培养标准和知识能力的具体要求，采用专业能力进阶培养和专业综合型项目教学法的先进理念，构建专业综合型项目教学实施体系，结合理论教学课程体系、实践教学体系、职业素质培养体系对大学生实施的企业预岗实习培养和团队合作能力、知识管理能力培养进行了阐述，最后还对组织双师型结构教学团队的有效途径和方法进行了分析，以期通过实施本工作方案可以培养出具有先进的环境科学与工程技术高级工程技术人才。

塔里木河流域植被覆盖变化的遥感监测

[目的]对塔里木河流域植被恢复成效及发展趋势进行定量分析,为流域生态治理提供基础研究依据。[方法]基于2007—2017年MODIS-MOD13 Q1多光谱遥感资料,以EVI(enhanced vegetation index)植被指数为切入点,综合运用ArcGIS等软件平台,沿塔里木河两岸设立监测区域并构建植被覆盖度时间序列模型,对塔里木河流域植被的变化规律进行动态监测及趋势分析。[结果](1)塔里木河流域植被覆盖基数低,且不同河段植被状况差异大,2017年干流植被覆盖度最高仅为23.56%,上游段植被覆盖最高可达下游段的3.36倍,上游植被覆盖度年内极值比达4.28;(2)2017年塔里木河流域全年植被覆盖水平相比2007年无显著差异,其未来的生态环境演变时间序列模型呈现出良性趋势;(3)NDVI指数与EVI指数的监测结果无显著差异,但NDVI在高植被区易出现饱和现象,在低植被区容易偏低估计。[结论]塔里木河流域当前植被覆盖保持稳定,未来生态环境有好转趋势,基于EVI指数对植被恢复成效的动态监测与定量分析是可行的。