联合PS-InSAR和SBAS-InSAR的鄂西山区滑坡隐患识别——以长阳县清江流域为例

针对鄂西山区滑坡等灾害频发,而部分地区因为地形陡峭调查困难以及潜在滑坡隐患区的空间分布与未来发展趋势不明的难题,如何利用InSAR技术获取的地表形变数据实现滑坡隐患区早期识别成为滑坡研究的热门方向。利用Sentinel-1A升轨数据,分别基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术获取长阳县清江流域北岸2020年7月至2021年12月的地表形变信息,再将两种方法得到的地表形变信息进行叠加融合,综合考虑研究区的地质背景条件、历史滑坡点以及第四系覆盖层厚度等因素,识别出研究区可能发生滑坡的隐患区,并结合GNSS监测数据对识别结果进行可靠性分析。结果表明:基于PS-InSAR、SBAS-InSAR技术得到的研究区地表形变速率范围分别为-32.03~16.74 mm/a、-53.33~26.94 mm/a,根据自然断点法联合分析两种方法得到的监测结果,最终将研究区地表形变速率划分为5个等级,并识别出研究区有18处滑坡隐患区,总面积为27.58 km^(2),主要分布在研究区西部招徕河至资丘镇沿清江段;将PS与SBAS两种InSAR技术的解译结果进行融合判译,不仅能够进一步提高滑坡隐患区识别的精度,为区域地质灾害防控提供更加可靠的科学依据,同时也为基于InSAR技术的滑坡隐患区识别提供了新的思路。

清江流域覃家田滑坡成因机制及稳定性分析

覃家田滑坡位于清江流域隔河岩库区,是灰岩顺向岸坡区沿软弱夹层滑移的代表。水库(区)蓄水后前缘塌岸变形明显,其稳定性直接关系到3户共12人的生命财产安全及隔河岩水库的正常运行。通过野外调查,采用工程地质测绘、钻探、槽探等工程勘查手段,查明滑坡形成条件,分析滑坡形成演化历史和成因机制,并应用极限平衡分析法对滑坡进行了稳定性计算。滑坡稳定性主要受暴雨、水库水位涨落等外动力因素的影响;稳定性计算表明,该滑坡整体稳定性较好,但在暴雨加库水位骤降工况条件下稳定系数有所降低,局部存在滑塌的可能。

基于集合卡尔曼滤波法的清江流域多源融合降水分析

高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。针对流域尺度内现有融合降水数据空间分辨率低的问题,通过集合卡尔曼滤波(EnKF)融合算法对清江流域33个地面站点和TRMM及CMORPH两种卫星产品的降水数据在日尺度上进行融合,得到了0.05°×0.05°的清江流域融合降水数据MSAP。利用留一交叉验证的方式对卫星降水、地面插值和MSAP融合降水数据进行定量分析,证明EnKF融合算法能从相关性系数R、平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE 3个方面改善清江流域降水的精度,并且融合算法改善了卫星数据和地面数据在流域边界部分区域精度低的缺点,展现了EnKF融合算法在降水数据融合中的应用潜力。进一步地,将MSAP与CMFD、ERA5和MSWEP等3种主流再分析数据进行对比,并对1998年汛期清江流域与长江干流四次洪峰遭遇中最大的两次遭遇所对应的场次强降水进行了空间分析。结果表明,在时间尺度上,MSAP数据具有最高的R和最小的MAE及RMSE;在误差的空间分布上,MSAP数据在各站点精度评价指标的空间差异最小,四种再分析数据精度由高到低排序为MSAP>CMFD>MSWEP>ERA5;在历时5日和历时2日的场次强降水过程中,CMFD、MSWEP和MSAP均能在一定程度上反映出暴雨中心,在空间分布和降水量级上,MSAP和CMFD基本保持一致。

基于不同改进RVA法的水利工程对清江流域生态水文情势综合影响分析

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度,在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上,通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明,工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变,且清江流域水文情势改变度有增大趋势,考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性,能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。

气候变化对清江未来径流及隔河岩电站发电的影响

以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求,必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据,采用SWAT模型,运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据,进而对径流进行模拟,并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明:未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共3种气候情景下,清江流域出口长阳站多年平均径流呈上升趋势,年均径流增幅分别为6.0%、8.7%和13.2%;隔河岩水电站在上述3种情景下近期(2020—2045年)、中期(2046—2070年)和远期(2071—2100年)多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供参考。

论土家族撒尔嗬仪式中文化隐喻与生命关照——基于清江流域的人类学考察

撒尔嗬是土家族的民间信仰仪式,对于弘扬民族精神、唤醒生命共同体意识具有重要意义。运用文献资料、实地考察、访谈等研究方法,对清江流域土家族撒尔嗬仪式展开研究,认为撒尔嗬内聚中华传统礼乐文化基因,是一种以礼“敬”亡者而以乐“亲”生者的丧葬礼仪。撒尔嗬具有土家人生与死象征性交换的独特文化隐喻,“歌丧”是土家人生者祭死的豁达情感表征,“跳丧”是土家人死者“寄身”的神圣体验。撒尔嗬仪式中清江流域土家人的生命关照体现在:以神话之歌指涉土家人延续族群生命记忆的愿景、以爱情之歌表达土家人内隐的生命精神诉求、以先祖之歌唤醒族群生命共同体意识。

某水电站拉锚洞异常来水问题的分析及处置

2016年泄洪期间,清江水布垭电站左岸190拉锚洞内有大量来水,洞内集水井抽水泵抽排能力严重不足。针对拉锚洞异常来水问题,库坝中心结合拉锚洞的设计及其周边地质构造,分析探索在暴雨、泄洪等工况下可能向洞内渗水的缺陷。2020年汛期再次泄洪时,技术人员对可能渗水的薄弱环节进行全面检查或钻孔试验,汛后采取了相应的处理。2021年7月泄洪时洞内来水量明显变小,表明工程处理起到了实质效果。然而汛期泄洪流量比2020年小,持续时间短,所以仍需加强泄洪期的渗水观察和大流量泄洪的考验。

基于同频率法的清江上游干流洪水组合分析

清江上游地区干支流水情复杂,且存在已建控制性调蓄工程。为确定清江姚家平水利枢纽防洪库容需求,利用同频率法分析了湖北省恩施市上游清江干流多区间洪水组合。结果表明,清江上游干流共有4种组合洪水工况:①大龙潭坝址与姚家平坝址发生同频率洪水,上区间发生相应洪水;②大龙潭坝址与上区间发生同频率洪水,姚家平坝址发生相应洪水;③大龙潭坝址相应洪水与姚家平坝址发生同频率洪水,上区间发生相应洪水;④大龙潭坝址相应洪水与上区间发生同频率洪水,姚家平坝址发生相应洪水。最后选取了有代表性的1982年7月、1989年7月、1996年7月洪水作为洪水地区组成分析的典型代表,推求了不同情况下姚家平水利枢纽坝址设计洪水。研究成果可为恩施市城区防洪调度提供参考。

烤烟主要化学成分因子分析和综合评价

以湖北省清江流域7个烤烟主产区21个烟叶样品为供试材料,对烤烟中10种主要化学成分进行了相关分析和因子分析,并利用因子得分进行综合评价。结果表明,烤烟主要化学成分存在显著或极显著的相关性。相关系数矩阵前4个特征根的累计贡献率已达91.400%。由化学成分的因子载荷矩阵得到4个主因子,即碳氮因子、燃烧性因子、氮碱比因子和淀粉因子。综合评价为利用烤烟化学指标评价烤烟品质提供新方法,并为烟叶的工业可用性提供参考。

鄂西清江流域滑坡崩塌致灾背景及成灾模式

鄂西清江流域是我国滑坡崩塌地质灾害易发区。在该区域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用归纳和类比等方法,对区内2 276个滑坡和567个崩塌(危岩)的要素数据进行统计分析;归纳总结了区域滑坡崩塌的基本发育特征和分布规律,并从构造作用、岩性组合、河流地貌演化、人类活动、降雨等几个方面,分析多种致灾背景对滑坡崩塌的不同影响和控制作用;继而根据主控因素归纳分析了区内滑坡具有的降雨型、箱形(紧窄)背斜型、宽缓向斜型和水库型等4类主要成灾模式,以及崩塌(危岩)具有的宽缓向斜型和岩溶石柱型两类主要成灾模式;指出了今后需要重点防控的三种类型滑坡崩塌风险。

基于GIS和SWAT模型的清江流域面源污染模拟研究(英文)

水体面源污染评价研究是一项复杂的工作,涉及面广和要求有较长时间序列的数据。面源污染模型很大程度上依赖于对于流域的特征描述的相关参数,因此提高输入模型参数的精度,有利于提升流域面源污染的径流、泥沙和营养物质的产出模拟效果。GIS和面源污染模型的有机结合是当前面源污染模拟研究最有效的方法。本研究建立了基于GIS的基础数据库,其中包括DEM、土壤类型、土地利用、气象数据以及农业耕作管理数据等。面源污染模拟的产生和形成具有很大的不确定性,这更加增加了监测和控制面源污染的难度。探索影响面源污染的主要因素,研究其不确定性对于提出和制定污染控制措施至关重要。本研究进行了清江流域面源污染的参数敏感性分析,根据观测数据对SWAT模型进行验证和率定,并利用SWAT模型进行模拟,揭示了清江流域面源污染的时空分布特征,确定了清江流域水土流失风险区。结果表明清江流域的面源污染主要发生在丰水期,不同的土地利用方式、农业耕作制度以及降水等是影响径流量和营养物质产生的主要因素。

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。

鄂西清江岩溶与地质灾害的关系

鄂西清江流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地质灾害较为发育。文章在清江流域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用统计归纳和工程地质类比等方法,分析清江岩溶与地质灾害的关系表现在4个方面:岩溶水系统导致岩溶塌陷(及灾害链);溶蚀扩张和岩溶化诱发加剧滑坡和崩塌,溶蚀风化形成危岩(潜在不稳定斜坡);钙质胶结的存在加强了滑坡崩塌的稳定性;岩溶与地质灾害易混淆,以新塘石林为例强调二者之间需甄别。指出碳酸盐岩区地质灾害调查应加强岩溶孕灾地质背景研究;研究钙质胶结的分布规律与加固效果可应用于滑坡和崩塌防治。

基于流域水文地貌系统的清江流域地貌研究

通过对清江流域复杂的地质构造条件和河流水文特征进行概括,从流域水文地貌系统的角度分析了该地区最具特色自然景观的形成机制。阐述了峡谷、石柱式峰林形成的主要动力和控制因素。根据石柱式峰林的形成机理不同于其他喀斯特地貌,认为它是一种新的地貌类型。

基于CMIP5 RCP情景的清江流域径流对气候变化的响应研究

气候变化的径流响应在近些年逐渐成为研究热点.在建立清江渔峡口以上流域SWAT模型的基础上采用CMIP5模式组3种模式下各RCP情景2016年~2100年的月降水数据集,经降尺度后对研究流域的月径流进行预测,并与历史时期（1990年~1999年）径流情况进行对比以评估径流变化.结果表明：以恩施站为代表的未来年内最大月降水出现时间提前1~2个月,流域年内最大月径流出现时间也提前1~2个月,降水和径流均在2016年~2100年间呈整体增强趋势.短期（2016年~2035年）内,大部分模式预测的降水和径流将低于历史时期（1990年~1999年）,但中期（2046年~2065年）大部分模式预测的年降水量和径流量呈增加趋势,在2081年后该趋势更为明显.CMIP5模式组中不同预测模式的不确定性大于不同典型浓度路径,且降水的输入为径流预测误差的主要来源.

新安江模型参数的局部灵敏度分析

新安江模型是我国应用广泛的一种降雨径流流域模型,适用于湿润和半湿润地区。新安江模型参数较多,人工率定时需要首先率定对模拟结果影响最为敏感的参数,因此对参数进行灵敏度分析是必要的。采用水文模拟法和摩尔斯分类筛选法,对清江流域1989年9月30日至10月5日次洪水进行径流模拟,并让参数变化一定的步长,用Nash系数对模拟结果的精度进行评定,从而反映出参数的灵敏度。结果表明,最灵敏的参数是FC和Cg;Kc和WM是灵敏参数;b对峰值流量是高灵敏参数,而对径流总量来说是灵敏参数;WUM,WLM,WDM,C和IMP是不灵敏参数。

清江流域城镇发展、布局与区域开发

运用区域开发的一般模式──增长极理论，探讨了清江流域的城镇发展、布局与流域经济发展问题．认为在２０００年以前，整个清江流域经济发展处于较低水平，区域的发展应以城镇为依托，即重点发展少数具有优势区位的城镇，同时加强主要交通干线的建设；在２０００至２０１０年间，经济发展已具有相当基础，宜采取点轴开发模式．

基于CMIP5变化条件下的清江流域径流响应研究

为预测气候变化和土地利用变化条件下清江渔峡口站以上清江流域未来径流变化情况,首先建立SWAT模型,采用CMIP5三种模式下2016～2100年月降水情景数据,经降尺度后预测月径流。结果表明,未来年内最大月降水和月径流出现时间提前1～2个月,经Mann-Kendall（M-K）检验,降水和径流在2016～2100年间均呈整体增强趋势,但在2016～2035年内的降水和径流量均较历史时期（1990～1999年）低。在空间优化配置土地利用情景下的平均年径流量相对基准期年径流的变幅较现有土地利用情况下有所减小。研究成果对长江防洪、梯级电站调度工作有积极意义。

长江上游及清江流域土地覆被变化分析

随着长江上游电站及清江流域电站开工、投产发电,其控制的流域成为重要敏感性区域。利用国家基础地理信息中心于2014年研制的2000,2010年两期30 m分辨率土地覆被数据产品GlobeLand30,对2000～2010年长江上游及清江流域土地覆被的空间分布格局、变化幅度、区域差异及主要土地覆被类型的变化原因进行了综合分析。研究发现,总体上2010年较2000年,长江上游及清江流域耕地、森林变化率较低,分别为-0. 09%,0. 31%;冰川及永久积雪、人造地表、湿地、水体变化率较高,分别为-7. 25%,22. 9%,10. 60%,2. 87%。分析结果客观反映了气候变暖、城市扩张、水电站建设等活动对流域的影响,可为长江上游及清江流域调查、生态评价提供依据。

基于水文倒推法的中小洪水过程模拟

为了改善传统的中小洪水模拟方法中对洪水过程模拟精度较低的问题,用水文倒推法对研究区域出口断面的流量过程进行模拟。鉴于流域枯季径流缓慢变化的特点,基于水量平衡方程,对时段平均的径流量与径流变化量的相关关系进行推导,建立了基于水文倒推法的中小洪水模拟方程,并推出方程的适用范围。通过清江流域1989—1995年的场次洪水过程模拟,结果表明:洪水过程模拟效果较好,涨水和退水趋势与实测流量基本无差异,退水过程的拟合程度优于涨水过程;模拟洪峰精度符合要求。与传统洪水模拟方法和枯季径流预报方法相比,该方法计算简单,并能以过程线的方式描述中小洪水的洪峰量级,为水库调度提供科学的决策依据。