流域侵蚀产沙系统的复杂性

在介绍了复杂性科学的基础上,从其基本原理和观点出发,对流域侵蚀产沙系统的复杂性进行了深入分析,指出开放性和动态性、非平衡性和时空变异性、多尺度性、过程不可逆及多重耦合和性和非线性动力演化是流域侵蚀产沙系统复杂性的主要表现特征,以此为线索对复杂性科学的研究方法在流域侵蚀产沙过程模拟中的应用进行了较为系统地归纳,并对流域侵蚀产沙模型未来的研究趋势进行了展望.

基于元胞自动机的小流域侵蚀产沙模型研究

动态模拟和预测土壤侵蚀的发育及演化过程具有十分重要的意义。传统土壤侵蚀模型从本质上来说是一种稳态模型,缺乏对土壤侵蚀发生、发展及演化过程的动态模拟能力。元胞自动机(cellular au-tomata,简称CA)是一种"自下而上"的动态模拟建模框架,具有模拟复杂地理系统时空演化过程的能力。利用元胞自动机理论和方法,提出了将CA应用于土壤侵蚀过程模拟的基本思想。以黄土高原丘陵沟壑区小流域为例,构建了基于元胞自动机的小流域侵蚀产沙过程模型。

支持向量机在泥石流危险度评价中的应用研究

为改善传统泥石流危险度评价方法存在的缺陷,提出了基于支持向量机的泥石流危险度评价方法,并建立了支持向量机评价模型。研究选取泥石流一次(可能)最大冲出量(L1)、泥石流发生频率(L2)、流域面积(S1)、主沟长度(S2)、流域最大相对高差(S3)、流域切割密度(S6)和泥沙补给段长度比(S9)7个因子作为泥石流沟谷危险度评价因子,运用支持向量机理论,选用径向基(RBF)核函数,采取"试错法"进行参数优选;确定参数C=8,γ=2。以云南省37条泥石流沟的259个基础数据为样本进行学习训练和测试,建立了泥石流危险度评价的支持向量机模型。并将该模型应用于黄河积石峡水电站库区的泥石流危险性评价中进行验证。将模型评判结果和模糊数学方法的评价结果进行对比分析,结果的一致性达到73.33%。研究认为支持向量机方法能够成功地应用到泥石流危险度评价中,且具有较高的精度及很强的泛化能力,应用前景广阔。

拉萨河下游河谷区风沙灾害现状、成因及发展趋势探讨

通过对拉萨河下游河谷实地调查和IKONOS、QuickBird的影像解译结果,查明了该区沙尘源地具有沿河谷及河谷两侧分布、分布地貌部位多样且呈小面积零星分布的特征,并对城市环境和工农业生产造成了严重的风沙危害。通过分析表明高原气候条件下脆弱的生态环境、沙源特征和植被条件,以及近年来强烈人类活动的干扰是风沙灾害的主要原因。从气候和人类活动变化趋势分析表明,未来15年内气候变化不利于削弱风沙灾害强度;人类活动尽管对风沙灾害强度的加强作用会逐渐降低,但总体上仍起强化作用,如果不采取人工治理,拉萨河谷风沙灾害就趋于加强的态势。

坡面细沟自组织形成过程的CA模拟

细沟侵蚀作为由面蚀向沟蚀转化的重要环节,是坡面水蚀物理过程的一个重要组成部分,在坡面侵蚀产沙机理研究中具有重要意义。传统侵蚀模型很难精确地动态模拟和再现这一自组织现象的形成过程。元胞自动机是一种"自下而上"的动态模拟建模框架,通过元胞间的相互作用,能够在整体上表现出许多复杂的非线性行为和现象,具有模拟复杂地理系统时空演化过程的能力。运用元胞自动机理论和方法建立了黄土坡面细沟侵蚀时空演化过程模型——CA-Rill,对坡面细沟发育过程进行了动态虚拟实验,生动地模拟了坡面细沟自组织形成过程,并对结果进行了分析。研究突破传统试验方法的束缚,为细沟侵蚀研究提供了新的途径。

基于SVM的泥石流危险度评价研究

选取泥石流一次(可能)最大冲出量(L1)、泥石流发生频率(L2)、流域面积(S1)、主沟长度(S2)、流域最大相对高差(S3)、流域切割密度(S6)和泥沙补给段长度比(S9)7个因子作为泥石流沟谷危险度评价因子,运用支持向量机理论,以云南省37条泥石流沟的259个基础数据为样本进行学习训练和测试,建立泥石流危险度评价的支持向量机模型,通过实例验证,取得良好效果。