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基于空间分析的四川省泥石流灾害预报模型研究

虞文娟  
【摘要】:地学界对泥石流预报研究已有四十多年的历史,但时至今日,提高预报精度依然是一个难题。主要是不同地区的降雨状况和环境背景存在差异,加之对宏观地面信息的获取存在不足,使得预测模型的适用性和精度受到限制。而地理信息系统(GIS)技术和遥感技术(RS)为定量化的泥石流评估和预报提供了更为可靠的手段。结合二者优势提高预报泥石流的准确性已成为一种研究趋势。 本文以四川省为研究对象,空间插值方法和泥石流预报理论为基础,结合1981-2002年泥石流灾害数据、逐日降雨和多个环境因子,建立预报模型。最后,利用2003-2004年历史数据,验证预测模型准确性。主要方法及结论如下: (1)利用气象观测站逐日降雨量数据,对两种空间插值方法:IDW方法和OK方法进行插值精度比较。结果显示,适合四川省逐日降雨量的插值方法是OK方法,并且确定了该方法插值参数:采用Exponential函数拟合半变异函数;最大搜索样点数为15。 (2)基于降雨量的泥石流预测模型。利用Logistic回归模型对两类降雨组合:1)当日降雨与前10日降雨;2)当日降雨与前10日有效降雨建立了基于降雨的泥石流预测模型。并且进一步分析第二类降雨组合中的两种降雨方式——①大降雨短持续时间;②小降雨长持续时间,及两种降雨方式与泥石流之间的关系。分析结果显示,降雨组合“2)”的预测准确性(89.1%和88.9%)比“1)”的(86.8%)高,大约提高2%。 (3)基于信息量的危险性区划。采用信息量模型分别计算高程、坡度、坡向、汇流累积量、植被覆盖度、土壤类型和土地利用类型共7个评价因子的信息量。最后由GIS空间叠加分析计算综合信息量,以自然断点法将四川省按危险程度划分为轻度危险区(-9.79~-2.578)、较轻度危险区(-2.578~-0.286)、中度危险区(-0.286~3.037)、重度危险区(3.037~6.631)和高度危险区(6.631~16.426)共5个子区。 (4)考虑环境因子的泥石流预报模型。通过关联度分析,计算每个子区内影响因子的权重,结果表明:不同危险子区,其主要影响因子存在差异。在此基础上所建立的三个不同危险程度下的泥石流预测模型,其预测准确度分别为90.5%、81.1%和89.6%。相对于仅考虑降雨的泥石流预测模型,分别提高了22%、9.7%和14.3%。据此,可知环境因子对于泥石流的预报十分重要。较之传统的仅考虑降雨的预报,输入环境因子并分子区研究的方法将有助于提高预测的准确度。


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