基于BPNN-SHAP模型的滑坡危险性评价:以伊犁河流域为例

为进一步提高滑坡危险性预测模型精度、增强模型可解释性,本文以新疆伊犁河流域为研究区,选取8个影响滑坡发生的危险性因子,在反向传播神经网络(BPNN)基础上,借鉴博弈论思想,构建一种可解释BP神经网络模型(BPNNSHAP),解决神经网络滑坡危险性评价的“黑箱”问题。将数据集分为70%训练集和30%测试集,采用5折交叉验证提高模型稳定性,对比深度神经网络(DNN)、随机森林(RF)和逻辑回归(LR)3个模型的评价精度,并探讨BPNNSHAP预测结果的可解释性,完成区域滑坡危险性评价。研究结果表明:相较于其他模型,BPNN-SHAP模型的5个精度评价指标均为最高,分别是:准确率(A)=0.904、精准度(P)=0.911、召回率(R)=0.919、F1分数(F1_(Score))=0.915、曲线下面积(SAUC)=0.901;研究区滑坡极高、高危险区分别占比11.96%、15.53%,其中新源县和巩留县极高、高危险区占比最高,分别为51.1%、45.6%;滑坡主控因子为高程、坡度、降雨量和峰值地面加速度(PGA),定量揭示高程在1500~2000 m、坡度大于14°、年降雨量在260~310 mm、PGA大于0.23 g的区域对滑坡发生起促进作用,表明该区域滑坡可能为高程和坡度主控的降雨型、地震型滑坡。本研究方法可为滑坡危险性评价提供新的技术参考,为伊犁河流域防灾减灾韧性建设提供理论支撑。

基于综合干旱指数的伊犁河流域干旱多变量概率特征研究

基于D-Vine-Copula函数,联合降水和VIC模型模拟的蒸散发、径流和土壤水等要素,构建了一种能表征气象-水文-农业干旱特征的新型综合干旱指数SWCI,以伊犁河流域为研究区,分析干旱多属性概率特征及其空间分布规律,以期为干旱区划及旱灾风险评估提供科学依据。结果表明:(1)构建的SWCI指数能很好地捕捉到不同类型干旱特征,具有较好的适用性;(2)1960—2010年,伊犁河谷东部共经历了43次干旱事件,干旱发生频率较高但程度较轻;河谷西部和南部山区分别发生干旱事件38、39次,干旱频率较河谷东部低但旱情偏重;(3)各区域多维干旱联合概率与干旱历时、烈度、峰值呈负相关关系,表明干旱历时、烈度和峰值越大,综合干旱发生的概率越小;(4)从二元条件概率可知,干旱历时(干旱烈度)的条件概率随干旱烈度(干旱历时)的增加而增大,但当干旱烈度(干旱历时)为某一固定值时,随着干旱历时(干旱烈度)逐渐增加,干旱烈度(干旱历时)的条件概率逐渐减小。(5)研究区的干旱高风险区主要集中在河谷西部和南部山区,其他区域为低风险区。

基于多种趋势分析方法的降水演变趋势分析

为了解决现有降水趋势分析方法无法同时检测低、高值区雨量趋势的问题,引入创新性趋势分析法(ITA),并与传统趋势分析方法联合应用。以1961~2020年伊犁河流域站点数据为例,将ITA与Mann-Kendall(MK)系列、Theil-Sen等7种方法进行对比分析。结果表明,伊犁河流域站点年降水量整体呈增加趋势,流域北部除霍城站和伊宁县站、南部除昭苏站外,其余站点高值区雨量增加趋势显著;北部霍尔果斯站与伊宁县站、南部巩留站与特克斯站极端降水强度大小呈集中趋势。ITA与传统趋势分析方法相比,可以体现雨量变化范围并检测低、中、高值区雨量的变化趋势,因此将ITA与传统趋势方法联合,对整体雨量与高低区雨量同时进行趋势分析,有助于更全面地解析伊犁河流域降水变化规律。

不同规模山谷冰川及其径流对气候变化的响应过程

以天山伊犁河流域为背景 ,通过冰川动力模型模拟 ,研究了统计意义上不同规模冰川及其径流对气候变化的响应过程的差异性 .结果表明 ,不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异 ,冰川径流变化与气候的变化亦不一致 .在气温变暖、冰川退缩的过程中 ,冰川径流有一个增大的过程 ,冰川径流的峰值大小和出现时间取决于冰川大小和升温速率 .根据径流峰值出现时间与升温过程的一致与否 ,提出冰川径流增大的临界升温速度概念 .

伊犁河流域降水和气温的若干特征

本文详细分析了天山山区伊犁河流域中低山区降水和气温的变化规律。结果表明，夏季中低山带的降水和气温与其对应高度的关系较好，且梯度值较大；不同年份降水量越大，降水梯度值亦越大。在此基础上结合邻近地区高山区观测资料，获取了伊犁河流域高山区的降水和气温。

伊犁河流域林业生态科技示范区建设对生态服务价值的影响

采用生态系统服务价值计算方法,估算伊犁河流域林业生态科技示范区建设前后生态服务价值变化。结果显示:草地退化前,示范区生态服务价值为64.0万元.a-1;近几十年由于超载过牧草地,生物量明显下降,2003年生态服务价值降至45.9万元。示范区建设以后,生态服务价值显著提高。与草地退化前相比,2006年生态服务价值增长64.5%;与草地退化后相比,生态服务价值增长129.2%,主要由生态服务间接利用价值提供。表明伊犁河流域林业生态科技示范区建设提升了该区生态服务价值,生态经济效益显著。

伊犁河流域地表水资源优势及开发利用潜力研究

伊犁河流域是新疆地表水系最发达、径流最发育、水资源最丰富的内陆河流域,具有流域降水丰沛,径流补给充分,径流量大;水系发达,河川密布;水量变化较小、泥沙含量较少、水质较好的资源优势。但受经济发展水平及产业结构层次的限制,伊犁河流域水资源总体上仍处于利用效率低下、生产经营方式落后、综合利用潜力巨大的初级开发阶段。依据部颁SL201-9《江河流域规划编制规范》和流域整体规划目标,经过水资源多目标开发平衡分析与评价,给出了伊犁河流域水资源综合开发和合理配置远景规划方案。

伊犁河流域气候资源特点及其时空分布规律研究

三面环山向西开敞的地形使伊犁河流域冬季虽受蒙古高压控制,但少有寒流侵袭;夏季虽受副热带低压笼罩,但干热气流难以深入,形成了温和湿润的气候基调。伊犁河流域光热资源充分,尤以降水充沛而成为新疆及亚洲中部干旱区的“湿岛”。由西向东,从河谷盆地到丘陵山地,伊犁河流域气候类型及组合呈现出明显的地域性分布规律,以草原、荒漠草原为主的河谷气候和以森林、森林草原为主的山地气候孕育了伊犁河流域优良的气候特点和多样的气候资源。

伊犁河流域地质构造及其地形地貌特点的研究

伊犁河流域是中亚干旱区的湿岛和生物多样性中心,其构造地质基础及现代地貌发育特点孕育了独具特色的自然生态单元。利用实地考察、专题调研和统计分析成果,归纳出伊犁河流域是在上古生代天山兴蒙古海槽基础上,经加里东、华力西运动的褶皱隆起和新构造运动的断块升降作用开始发育现代地貌,北西西与北东东两组构造奠定了楔形地形轮廓的基础,断块分异运动形成了“三山夹两谷”的地貌格局,四山夹三谷一盆及一开阔平原的地貌格局与高度变化导致明显的水热条件差异。

伊犁河流域土壤发育规律研究

伊犁河流域气候温和湿润,植被覆盖度高,土壤发育充分,土壤类型及适宜性多样,土地资源丰富,质量结构上乘。山地依次发育了山地栗钙土、山地黑钙土、山地灰褐色森林土、亚高山草甸土、高山草甸土等类型,其中森林、草甸土类发育最为典型、分布最为广泛;河谷盆地草原、草甸土壤发育充分,主要有沼泽土、草甸土、灰钙土、黑钙土、栗钙土等类型,其中灰钙土、栗钙土发育典型、分布广泛。

伊犁河流域综合开发的国际合作

遵循联合国宪章、国际水法,履行合作开发权利和义务,协调并满足各国的用水利益,是伊犁河流域水资源分配、利用及管理的基本原则。中哈两国利益冲突的焦点:水资源短缺与用水不断增长的矛盾;水资源污染与生态环境保护;分水、用水不均及相关利益协调与补偿等。中方大规模水土开发、水利水电工程,特别是向南北疆跨流域调水将改变流域水资源的分配格局和利益分配模式。在国际合作层面,中哈石油合作对实现两国政治安全、经济安全、能源安全及区域安全等根本利益具有重大影响,伊河开发应服务于中哈能源合作,与中哈两国区域一体化战略保持一致。

伊犁河流域哈萨克族婚嫁消费文化的人类学解析

本文对伊犁河流域一个哈萨克族村落的婚嫁消费进行调查,探讨哈萨克族婚姻支付、婚姻中介、通婚范围以至婚姻的缔结方式等方面发生的变化,分析哈萨克族婚嫁消费的特点,从补偿与互惠、身份建构和家族与社会交往等方面阐述了哈萨克族婚嫁消费的社会文化意义。

伊犁河流域的水电开发与环境保护

当前,新疆正处于水电资源开发大发展时期,做好生态环境保护工作对于水电可持续发展至关重要。伊犁河流域是新疆第一大河,水电资源丰富,同时也是新疆生态环境极其重要的地区,本文针对目前伊犁河流域水电开发的现状,分析了存在的问题,并提出意见建议,可为新疆水电资源的可持续绿色发展提供参考。

伊犁河流域水资源开发利用问题研究

通过分析伊犁河流域水资源的利用现状,发现目前该流域水资源开发利用中存在着水质检测和灾害防御能力欠缺、水域局部污染严重以及水资源供需矛盾突出等问题,这些问题不仅影响着伊犁河流域生态环境的良性发展,也制约了伊犁地区的农业发展;针对这些主要问题提出了几点建议:应该重视流域环境保护、加强水利设施的基本建设、提高水利专业人员的技术水平以及确立并完善伊犁河流域水资源管理体系,以期为该流域水资源开发利用走可持续道路起到抛砖引玉的作用。

喀什河断裂中更新世以来的活动速率

地貌和新近系位错测量的方法是获得活动断裂在新近纪晚期以来可靠和准确的运动学数据的正确方法,本文结合遥感、地貌、变形测量与新近纪测年等手段,重点研究了伊犁盆地喀什河断裂中更新世以来的垂直活动速率。喀什河断裂在中更新世以来的新活动主要表现在河流阶地和地层的位错,综合研究了这些位错数据,分析了断裂各段在中更新世以来的活动速率,讨论了1812年尼勒克地震的平均位错反映断裂现今最新的活动速率,提供了喀什河断裂中更新世以来不同时期活动的定量数据,填补了天山内部新近纪晚期研究的部分空白,对现今地壳运动与地球动力学研究及减轻地质灾害有重要意义。

中国新疆与中亚:伊犁河流域“马文化”溯源与交流模式探析

伊犁河流域的“马文化”源远流长.大量具有“马”形象的文化艺术现象折射出,历史上活动于这一广袤地域的游牧民族,凭借奔驰的骏马控制着联结欧亚草原丝绸之路的主要路段,扮演着联系东西方文明的主要角色,为我们今天“马文化”的交流与合作奠定了基础.

伊犁河流域防护林营建技术模式分析

以伊犁河流域察布查尔县南部山前平原农牧交错带为重点区,根据当地的立地条件,依据适地、适树、适时的原则进行试验示范。在研究区内布置实施了窄林带小网格、窄带多带式、宽林带大网格、混农式和生态经济型等5种不同模式的生态防护林模式,并对这5种模式的配置结构、特点和适用范围作了详细的论述,同时也对其防护效益作了简要评述,以期对改善当地的生态环境,遏制水土流失和土地荒漠化,防治干热风危害,保护绿洲农业生产和安全,促进大农业可持续发展等提供技术支持和科学依据。

伊犁河流域林业生态建设基地淡灰钙土土壤特征研究

在伊犁河流域林业生态建设基地，随机挖土壤剖面11个，依照土壤发生层分层取样，同时观察其颜色、结构、干湿度、松紧度、孔隙大小及植物根系的分布等生态特征，以此来鉴别土壤质地、土壤发育状况，并测定土壤中的盐分和养分。分0—10cm、10～20cm、20—30cm、30～40cm共4层取样，测定土壤容重，并分别在灌水前及灌水后不同日期测定了土壤含水量。实验结果表明：在伊犁河流域林业生态建设基地淡灰钙土土壤剖面发育微弱；含盐量低；有机质含量平均只有0．80％，全N、全P含量较少，全K含量较高，速效N、速效P含量较低，速效K含量较高；0～10cm和10—20cm的土壤容重分别为1．35—1．62g／cm^3和1．36—1．50g／cm^3之间。灌水后土壤含水量普遍都有所提高，其中0—10cm土层土壤含水量比灌水前增加了59．31％，10～20cm、20—30cm和30—40cm土层的土壤含水量分别比灌水前增加了37．74％、27．29％和6．36％。

伊犁河流域土壤侵蚀评价

根据2008年伊犁河流域土壤侵蚀调查数据,筛选影响土壤侵蚀的主要因子。通过新疆土壤侵蚀评价指标体系,制作各个因子的分级图,并利用空间分析的方法对各因子进行叠加运算,制作新疆伊犁河流域土壤侵蚀评价图。由评价结果可得:(1)伊犁河流域大部分为非土壤侵蚀区域,该区域植被盖度高,土壤质地为壤土、沙壤土,降水较丰富;(2)平原区到山区过渡的荒漠草场区易发生轻度土壤侵蚀;(3)昭苏县、特克斯县和尼勒克县等降雨量较大的高山石漠区土壤侵蚀程度较高;(4)霍城县境内的塔克尔莫呼尔沙漠具有沙质基质、植被覆盖度极低、降雨量少等特点,是本区土壤侵蚀较高的地方。

基于遥感的伊犁河下游生态耗水分析

利用遥感资料获取土地利用信息,并采用GIS的空间分析手段提取土地利用分类信息,以计算生态耗水。对伊犁河流域下游生态耗水进行分析,根据已有的地面资料和有关研究成果,计算了流域下游的现状生态耗水及农业灌溉耗水。结果显示,该地区的农业耗水量呈上升趋势,下游人工生态耗水及农业灌溉耗水所占比例过大。表明水资源开发利用不合理是造成下游生态劣变的根本原因。