基于GIS的贫困地区降雨诱发型地质灾害风险评估————以湖北省恩施州为例

湖北省恩施土家族苗族自治州(简称恩施州)地处中国14个集中连片特困区之一的武陵山区内,州内少数民族聚居多,贫困人口分布广,地质灾害频发,"因灾致贫,因灾返贫"现象较为突出.本文根据灾害系统学原理和灾害风险分析理论,综合考虑恩施州降雨诱发型地质灾害的致灾因子,孕灾环境和承灾体,构建了降雨诱发型地质灾害风险评价指标体系,基于灾害系统学原理的风险评估模型,对该区的降雨诱发型地质灾害风险进行评估.主要结论如下:(1)降雨诱发型地质灾害的诱发因子为强降雨,恩施州降水丰沛,恩施市中部与鹤峰县东南部属于致灾因子高危险性区域;(2)选取地形地貌,基础地质,水文条件,人类工程活动等孕灾环境要素,耦合信息量法和层次分析法,构建恩施州孕灾环境敏感性评价指标体系,结果表明恩施州孕灾环境敏感性较高,高区域主要分布在巴东县,恩施市和鹤峰县;(3)选取工程建筑,居民人口,社会经济,耕地等承灾体进行脆弱性评估,结果表明承灾体脆弱性较高区域与人口集中地区在空间上重合,利川市和来凤县有更多的高脆弱性区域;(4)综上可知,恩施州的降雨诱发型地质灾害风险总体较高,其较高,高风险区域主要分布在巴东县和恩施市.     

四川省滑坡灾害气象预警模型建立与验证

四川省滑坡灾害严重,特别是2008年之后,灾情显著加剧,如何预防滑坡灾害是保护人民生命财产安全的有效途径。滑坡灾害的预警模型研究是滑坡灾害预防领域的核心课题。本文对四川省滑坡灾害危险性进行了评价,并开展了滑坡灾害气象风险预警模型研究。①以确定性系数的方法量化坡度、地形起伏度、水文地质岩性、植被覆盖度、地震烈度和年均降雨量因子,建立逻辑回归模型,定量地进行四川省滑坡灾害危险性区划,并对结果进行验证。结果表明,四川省滑坡灾害高危险性区域成“Y”字型分布,此外川中、川东北地区滑坡灾害危险性也非常高,这与四川省滑坡灾害的空间分布情况相符。②在前期滑坡灾害与降雨量统计分析、滑坡灾害危险性评价的基础上,以滑坡灾害危险性评价为静态因子,日降雨量数据为动态因子,通过逻辑回归模型的结果,确定以当日降雨量概率化值、滑坡灾害危险性值、前一日降雨概率化值、前两日降雨概率化值、前三日降雨概率化值为临灾模型影响因子,各因子对预警结果影响程度按上述顺序递减,建立了地质-气象耦合的临灾气象预警模型。通过检验区数据对模型的检验表明,该预警模型能成功预警80%以上的滑坡灾害;通过滑坡灾害群发个例检验发现,该预警模型与四川省现用模型相比,预警区域明显减小,空报率和漏报率显著降低。     

基于BP神经网络的区域贫困空间特征研究——以武陵山连片特困区为例

随着国家新一轮区域发展和扶贫攻坚战略的实施,连片特困地区成为新时期扶贫开发工作的主战场。本文以武陵山连片特困区县级行政区划为例,从自然和社会因素中选取主要贫困影响因子,构建评价指标体系,利用GIS和BP神经网络,模拟区域自然致贫指数、社会经济消贫指数,分析贫困的内在成因,探究贫困的空间分布特征,旨在为扶贫开发政策的制定和区域协调发展提供辅助决策。结果表明,研究区自然因素是主要的致贫原因,而社会因素在一定程度上起到了缓解作用。大部分县的自然致贫程度在中等以上,其中,铜仁、湘西地区程度较为严重,绝大多数贫困地区的社会经济水平不高,缓解贫困的能力不强;黔江地区、张家界地区的贫困程度较低,铜仁地区和湘西地区的贫困程度较高。各县的贫困状况和贫困程度存在较大差异,古丈、龙川,务川、正安,隆回、新化及道通、城步共同构成武陵山片区"大分散、小聚集"的贫困分布格局。今后的扶贫开发过程中,应充分考虑自然致贫因素,深入挖掘区域资源优势,加强区域间的交流与协作。     

基于可持续发展目标的环京津贫困县特征测度及时空演变

贫困地区特征及致贫原因的探究是当前解决深层次贫困,完成乡村振兴三步走阶段性任务的关键.本文选取环京津贫困带的16个贫困县作为研究对象,利用2012、2014、2016年数据,从人地协同的自然-社会-经济视角出发,构建县级多维贫困测度模型,定量分析各贫困县综合贫困程度;利用最小方差模型(LSE)、指标贡献度和线性回归模型...     

基于GIS的神农架林区崩滑流灾害风险评价研究

本研究以地质灾害频发的神农架林区为研究区域,以崩塌、滑坡、泥石流3种相关性较高的灾害为研究对象,基于GIS技术进行区域崩滑流灾害的综合风险评价,以辅助城乡规划及相关工作。评价基于研究区地形、地质、灾害点等基础数据,选取崩滑流灾害影响因子,利用Arc GIS空间分析功能,结合SPSS软件进行Binary Logistic回归分析,构建灾害风险评价模型,编制基于模型的研究区崩滑流风险评价图,得到相应评价结果,获知灾害孕育发生的主要影响因素及区域内崩滑流灾害高风险区分布情况。并探讨评价结果在辅助防灾减灾专项规划编制、城乡发展方向确定、重大基础设施选址等规划重点工作方面的应用,以期通过规划,防治和规避崩滑流地质灾害,保障山区人民群众的生命财产安全。     

基于TOPSIS模型的凉山州空间贫困特征及障碍因素分析

由于贫困问题具有典型的空间特征,不少地理学者采用空间分析方法和技术研究空间要素与贫困之间的关系。现有研究成果表明,区位、交通、环境是致贫的主要影响因素。随着贫困标准和内涵的不同解读,贫困问题的研究逐渐全面深化,呈现出多标准化、定量化和区域化等特征。凉山州地处中国西南,受区位、交通等条件的制约,经济社会发展相对滞后,是中国的深度贫困地区,其贫困影响因子复杂、相互叠加,进一步加剧了区域贫困程度。因此,采用科学的方法,揭示凉山州的空间贫困分布规律,分析其贫困影响因子具有重要意义。从自然、社会、经济3个方面构建贫困评价指标体系,采用TOPSIS模型和GIS方法,分析凉山州的空间贫困特征,并运用障碍度模型分析凉山州各县的主要障碍因子。研究表明,凉山州的贫困区域分为三类:高贫困区、中贫困区和低贫困区。高贫困区分布在凉山州的东部,中贫困地区分布在凉山州的西部和南部,低贫困地区分布在凉山州的中部和南部。从障碍度因子分析看,海拔高程、化肥施用量、农村用电量、村卫生室数、新型农村合作医疗参合率及农民纯收入6个指标是主要障碍因素。研究结果可为凉山州的扶贫政策制定提供一定的参考。     

全国山洪灾害防治县房屋损毁风险评估及原因探究

中国山洪灾害造成的经济损失在各类灾害损失中所占比重日趋增大,其中房屋损毁是造成经济损失和人员伤亡的重要因素。本文以房屋为研究对象,基于全国山洪灾害调查评价提供的数据,分析房屋暴露量的时空分布特征,构建山洪灾害房屋损毁风险评估模型,对房屋损毁风险进行分析及原因探究。结果表明：① 中国山洪灾害防治县以一层住宅为主,占比达50%以上的防治县分布范围大致与中国第二、三阶梯分界线一致;砖混结构仍为迄今为止中国山区农村运用最为广泛的房屋结构类型,其次为砖木结构,再次为钢混结构和其它结构;② 中国山洪灾害防治县房屋脆弱性呈现西北高、东南低的整体空间格局;房屋损毁风险呈现东部高、西部低的空间分布特征,且损毁风险较高的地区呈带状或集聚状态分布。损毁风险很高的地区集中于辽东半岛、山东半岛、海南岛及东南沿海地带,且在燕山-太行山区呈现沿东北-西南方向的条带状分布,损毁风险较高的地区主要分布于太行山区及长江中下游地区;③ 房屋类型对山洪灾害房屋损毁风险贡献度较高的地区主要为山东省、山西省及河北省;山洪强度对房屋损毁风险贡献率较高的地区主要呈3条条带状分布：燕山-太行山分布带、浙闽滨海丘陵分布带、两广滨海分布带。     

基于改进的 ＤＲＡＳＴＩＣ模型对香溪河典型岩溶流域地下水脆弱性评价

南方岩溶流域的地表水与地下水转换频 繁,地下水环境对人类活动响应敏感,地下水环境脆弱。为 探 索岩溶流域地下水脆弱性评价的方法,以岩溶流域 为 评 价 对 象,选取植被覆盖率、地 形 坡 度、土 壤 类 型、地 下 水 水 位埋深、地下水补给模数、土地利用类型６个指标,通过改进 ＤＲＡＳＴＩＣ模型的评价指标体系,建立了基于 ＶＴＳＤＲＬ模型的岩溶流域地下水脆弱性评价指标体系。以香溪河岩溶流域地下水为例,利用层次分析法计算了评价指标权重,基于地理信息系统的叠加分析功能对香溪河岩溶流域地下水脆弱性进行了定量评价。结果表明:香溪河岩溶流域地下水脆弱性以中等脆弱区为主,占比达到８６．６％;地下水补给模数和土地利用类型对地下水脆弱性的影响作用最强,地下水脆弱性高的区域主要分布于溶丘洼地区,其面临农业活动污染的风险最大。该研究可为我国南方岩溶流域地下水脆弱性评价和岩溶水资源保护提供参考。      

江苏省沿海地区地面沉降风险评价

利用层次分析-综合指数法,对1985-2014年江苏省沿海地区累计地面沉降量及2014年地面沉降速率进行叠加分析,形成地区地面沉降危险性分区图;并选取地面高程、人口密度、GDP、公路和单位面积固定投资额作为指标,绘制易损性分区图;最后采用乘积法风险模型对江苏沿海地区开展地面沉降风险评价。评价结果显示:江苏沿海地区地面沉降高风险区占总面积18.71%,主要集中于南通市,其次分布于盐城市的建湖县、射阳县、阜宁县、响水县、市区及连云港市的灌南县等地;中等风险区主要围绕着高风险区分布,占研究区总面积的33.69%,;低风险区占总面积的47.60%。以地面沉降风险评价结果为基础,结合地面沉降现状及已有的防护措施,有甄别地提出相应防治措施。      

小流域山洪灾害危险性分析之降雨指标选取的初步研究

降雨是诱发山洪灾害的直接动力和激发条件,是山洪灾害危险性分析中不可或缺的重要指标。对于不同的研究区,不同频次和历时的降雨对山洪灾害的影响不同,危险性分析所选取的降雨指标也可能不同。本文基于1:5万小流域数据、历史山洪灾害空间分布数据和暴雨图集资料,以江西省婺源县小流域为例,采用相关分析法对初步选取的24个降雨指标进行相关性分析,筛选出相关性不强的降雨指标;利用GIS技术和基于局部Getis-Ord Gi*算法的优化热点分析工具对历史山洪灾害点进行空间聚类分析,获得研究区每个小流域山洪灾害危险度的估值,该值能够较好地反映小流域山洪灾害危险性的空间分布;通过地理探测器模型中的因子探测器和交互探测器对已筛选出的降雨指标和小流域山洪灾害危险度进行综合探测分析,从而获取对该研究区小流域山洪灾害危险性影响较大的降雨指标,即100年一遇最大6 h降雨和100年一遇最大24 h降雨。本文研究对小流域山洪灾害危险性分析降雨指标的定量选取具有参考和指导意义。     

日照市地质灾害现状及防治建议

日照市地质灾害隐患点共计90处,灾害规模以小型为主。利用地质灾害危害程度评价、地质灾害稳定性、危险性评价及地质灾害易发程度综合分区评价,查明了地质灾害点分布位置,将地质灾害点的基本单元格进行现状、潜在地质灾害强度分析,其他基本单元格进行潜在地质灾害强度分析,确定各基本单元格易发程度。通过MapGIS软件,将相同易发程度的基本单元格合并连接成区,将地质灾害易发程度划分为高易发区、中易发区、低易发区,依据地质环境条件、地质灾害发育现状、灾害变化趋势、灾害危害特征,划分为重点、次重点和一般防治区,提出详细的地质灾害防治目标及对策建议,为日照市开展地质灾害预警预报示范区的建设工作提供了技术支撑。     

基于信息量模型的地质灾害易发性评价:以川东南古蔺县为例

地质灾害威胁着山区人民生命财产安全, 进行地质灾害易发性评价有助于山区城镇进行规划与建设时规避灾害风险。以川东南古蔺县为例, 基于ArcGIS空间分析获取了研究区高程、坡度、岩性、斜坡结构、植被指数、距断层距离和距道路距离7个评价因子, 采用信息量模型分别对滑坡和崩塌灾害进行易发性评价后, 进一步利用ArcGIS单元统计功能对比了滑坡和崩塌易发性的信息量值, 选取相对更大的信息量值作为该栅格的最终信息量值, 绘制了研究区综合地质灾害易发性图, 利用自然断点法将古蔺县按信息量值的大小划分为极低、低、中、高和极高易发区。结果表明: 地质灾害主要分布在断层和道路附近, 断层和人类工程活动是造成研究区地质灾害频发的主要原因; 高易发区与极高易发区面积之和为1 315.62 km2, 占全区总面积的41.32%;预测模型性能经ROC曲线检验, AUC值为0.812 5, 说明栅格最大值法预测的古蔺县综合地灾易发性效果良好。      

湖南省山丘区小流域山洪灾害危险性评价

本文采用信息量模型法研究湖南省山丘区小流域山洪灾害的危险性程度。信息量模型的最大意义是能从影响山洪灾害发生的众多因素中找到“最佳因素组合”。基于湖南省1955-2015年近60年的历史山洪灾害数据,结合地形、下垫面以及降雨条件,利用信息量模型按危险性程度高低划分出湖南省山丘区山洪灾害危险性的分布情况。研究结果表明,湖南省山丘区山洪灾害容易发生在坡度小于10°,高程小于100 m,起伏度小于30 m,土地覆被为人工表面,土壤类型为粘土以及降雨量在1584.3~1662.0 mm之间的区域。湖南省山丘区危险等级较高的地级市有永州市、郴州市、株洲市、岳阳市、娄底市以及长沙东部山区,经过混淆矩阵验证后,通过信息量方法建立的山洪灾害危险性评价模型准确率为75.36%,基本可信。     

Risk assessment of maize drought disaster in southwest China using the Environmental Policy Integrated Climate model

The East Asian monsoon has a tremendous impact on agricultural production in China. An assessment of the risk of drought disaster in maize-producing regions is therefore important in ensuring a reduction in such disasters and an increase in food security. A risk assessment model, EPIC(Environmental Policy Integrated Climate) model, for maize drought disasters based on the Erosion Productivity Impact Calculator crop model is proposed for areas with the topographic characteristics of the mountainous karst region in southwest China. This region has one of the highest levels of environmental degradation in China. The results showed that the hazard risk level for the maize zone of southwest China is generally high. Most hazard index values were between 0.4 and 0.5,accounting for 47.32% of total study area. However,the risk level for drought loss was low. Most of the loss rate was 0.1, accounting for 96.24% of the total study area. The three high-risk areas were mainlydistributed in the parallel ridge–valley areas in the east of Sichuan Province, the West Mountain area of Guizhou Province, and the south of Yunnan Province.These results provide a scientific basis and support for the reduction of agricultural drought disasters and an increase in food security in the southwest China maize zone.     

Landslide hazard mapping during a large scale earthquake

This paper reports a method to make hazard maps of sediment disasters resulting from an earthquake and following heavy rainfall for the entire region of Gunma prefecture, Japan. Firstly, we identified the slopes in the study area, which are susceptible to large-scale landslides and land failures during an earthquake with a magnitude of seven on the Richter scale. To analyze the sheer volume of the data, we employed a statistical method to evaluate the susceptibility, mainly considering geomorphologic conditions. Secondly, we extracted mudflow and slope failure susceptible areas and potential flooding zones resulting from a damming at a river triggered by the earthquake and heavy rainfall, and we identified the settlements which would be isolated by the road disruption caused by the sediment disasters. As the result, 359 settlements were classified as potential isolation areas. Combining the above-mentioned susceptibility maps, we obtained two types of sediment disaster hazard maps of the study area, depicting the potential hazards which would occur during the earthquake and the disasters which would be caused by heavy rainfall following the quake, respectively. These hazard maps and the disaster information would be useful for the regional disaster prevention planning and countermeasures in the future.     

Risk assessment of highways affected by debris flows in Wenchuan earthquake area

Since the Wenchuan earthquake in China on May 12^th, 2008, highways in earthquake-affected areas have been frequently interrupted by debris flows. We analyzed the hazard effect modes and damage processes along highways and developed three key indexes, scale of debris flows, deposits on highways and river blockage, to describe quantitatively the highway disasters. By combining the empirical methods and the actual terrain conditions, we proposed new methods to determine the value of hazard indexes. In addition, we used the economic value and resistance of highway as vulnerability assessment indexes, then determined the specific subindexes for the subgrade, bridges and culverts, and developed a way for the quantified vulnerability zoning. Moreover, we proposed the assessment and mapping methods for highway risk. The risk is described into 5 grades: extremely low risk, low risk, middle risk, high risk and extremely high risk. We applied these methods in a case study carried out on provincial highway S303 from Yingxiu Town to Wolong Town, in Wenchuan County. Analysis of debris flow risk for the whole highway, showed that the total length of highway in extremely low risk area was 28.26 km, 4.83 km in low risk area, 8.0 km in middle risk area, 3.65 km in high risk area, and 3.06 km in extremely high risk area. The assessment results are consistent with the field survey data which reflected the disaster situation. This risk method can be used objectively to evaluate the debris-flow risk along highways, and is useful for highway reconstruction in mountainous areas suffering from active debris flows.     

Risk assessment of secondary geological disasters induced by the Yushu earthquake

The Yushu Ms 7.1 earthquake occurred on April 14,2010 in Qinghai Province,China.It induced a mass of secondary geological disasters,such as collapses,landslides,and debris flows.Risk assessment maps are important for geological disaster prevention and mitigation,and also can serve as a guide for post-earthquake reconstruction.Firstly,a hazard assessment index system of secondary geological disasters in the earthquake region was built in this paper,which was based on detailed analysis of environmental and triggering factors closely related to geological disasters in the study area.GIS technology was utilized to extract and analyze the assessment index.Hazard assessment maps of secondary geological disasters were obtained by spatial modeling and overlaying analysis.Secondly,an analysis of the vulnerability of hazard bearing bodies in the area was conducted,important information,such as, population density,percentage of arable land, industrial and agricultural outputs per unit area were regarded as assessment indices to evaluate socioeconomic vulnerability.Thirdly,the risk level of secondary geological disasters of the area was obtained by the formula:Risk=Hazard×Vulnerability. Risk assessment maps were categorized into four levels,including"low","moderate","high"and"very high".These results show that some urban areas are at very high risk,including Jiegu,Chengwen,Xiaxiula and Sahuteng towns.This research can provide some references and suggestions to improve decisionmaking support for emergency relief and post- earthquake reconstruction in the study area.     

基于三种机器学习算法的山洪灾害风险评价

依据洪灾风险概念模型,从触发因子、孕灾环境和承灾体3方面选取江西省的12个洪灾风险指标,采用k近邻、随机森林、AdaBoost 3种机器学习算法构建洪灾风险评价模型。利用精度、Kappa系数、ROC曲线（AUC值）3种定量评估指标评价洪灾风险模型,基于随机森林和Boruta特征提取算法共同分析指标重要性,最后对比3种模型绘制的江西省山洪灾害风险分区图并分析山洪灾害分布特征。结果表明：① AdaBoost模型的精度、Kappa系数和AUC值的平均值为别为0.902、0.870和0.826,精度和Kappa系数略优于随机森林,AUC值与随机森林相当,而k近邻模型的3种性能指标均低于前2种算法;② 农田生产潜力、年最大6 h暴雨均值、年最大1 h暴雨均值、归一化差值植被指数、年降雨量均值这5个指标对最终的洪灾风险形成具有非常重要作用;③ 江西省较高风险区与最高风险区的面积和约占江西省总面积的34.4%,且主要分布于高降雨量、高暴雨量、农田生产潜力大的山区。