基于随机权神经网络的农业旱灾脆弱性评价

农业旱灾脆弱性综合评价是增强农业旱灾风险管理水平的重要方法。运用随机权神经网络法对四川省2000—2015年农业旱灾脆弱性水平进行综合评价分析,检验随机权神经网络评价模型的性能并将其与RBF神经网络和传统的BP网络模型进行比较。研究结论表明:四川省农业旱灾脆弱性水平总体上呈减弱趋势,经济的快速增长是其主要驱动因素;随机权神经网络评价模型的各项性能均优于RBF和BP神经网络,该研究结论为农业旱灾风险管理提供了新思路和新方法。     

辽宁省农业旱灾脆弱性评价

为增强辽宁省农业旱灾风险综合管理水平,对其2005-2016年的农业旱灾脆弱性运用随机权神经网络法进行评价,并检验分析了传统BP网络、RBE网络与随机权神经网络模型的准确性与可靠性。结果显示:经济的快速增强是驱动辽宁省农业旱灾脆弱性的主要趋势,研究期间该区域旱灾脆弱性整体呈现出减弱的变化趋势;相对于其他两种模型,随机权神经网络具有更好的可靠性与准确性,可为区域旱灾风险综合管理和防控提供一定参考价值。     

安徽省农业旱灾脆弱性综合分析与评价

旱灾是影响安徽省农业特别是粮食生产可持续发展的重要制约因素。在相同致灾强度下,灾情会随灾害脆弱性的增强而加重,因此,研究农业旱灾脆弱性对安徽省防灾减灾和农业可持续发展具有特别重要意义。根据影响旱灾脆弱性的因素和指标体系选取的原则,选择了旱灾面积比、森林覆盖率、农村人均收入等9个指标,采用加权综合评价方法对各市旱灾脆弱性进行分析,并利用聚类分析方法进行旱灾脆弱性区划。结果表明,除合肥市、阜阳市、池州市、宿州市和黄山市5个市需要采取措施降低旱灾脆弱度外,安徽省总体上农业旱灾脆弱性较弱,有较强的抗旱承灾能力。     

基于ND-GAIN模型的河南省农业抗灾能力评价

借鉴美国圣母大学全球气候适应指数(ND-GAIN)评价模型,采用熵权法确定各因子权重,构建河南省农业抗灾能力指标评价体系和模型,分别从脆弱程度和准备程度两个方面对河南省农业抗灾能力进行了分析,探讨了河南省18个地市2010—2018年农业抗灾能力的强弱演化、空间分布特征以及主要影响因素,并利用ArcGIS软件绘制其抗灾能力空间分布图.结果表明:2010—2018年河南省农业抗灾能力呈上升态势;除郑州、洛阳以及南阳等部分地市外,河南省农业抗灾能力水平整体偏低,且存在显著的地区差异;整体呈现西部高、东南低、南北偏弱的趋势,其中郑州市综合得分最高,鹤壁市综合得分最低;脆弱性指数差异较小,准备程度指数差异较大,准备程度差异是造成农业抗灾能力水平明显差异的主要原因.     

基于三角模糊数和联系数耦合的区域农业旱灾脆弱性动态评价

农业旱灾系统脆弱性评估对农业干旱风险管理及风险调控实践中具有重要意义。为定量评估蚌埠市农业旱灾的脆弱性,采用基于三角模糊数和联系数耦合的方法建立了农业旱灾脆弱性评估模型。首先由集对分析法计算单指标联系数,采用分析取值法即不同等级标准阈值对应不同的差异度系数确定不同指标的动态差异度系数,再结合对立度系数计算各单指标联系数值并加权得到各子系统的联系数值和样本综合联系数值,最后通过样本综合联系数值与评价等级值间的函数关系确定区域农业旱灾系统的脆弱性强弱等级值。将构建的基于三角模糊数和联系数耦合的模型应用于蚌埠市农业旱灾脆弱性评价中,结果表明:基于三角模糊数和联系数耦合的综合评价法与基于灰色关联度和联系数耦合的综合评价法、云相似度评价法及模糊综合评价法的评价结果相一致,其中2001—2003年的旱灾脆弱性较强,接近3.5级,2004—2010年的旱灾脆弱性适中,都在3级左右微小浮动,其整体的脆弱性发展趋势是逐渐改善。这说明蚌埠市农业系统目前抵御旱灾脆弱性的能力在逐渐加强,农业的发展水平在不断提高,可为政府科学防控旱灾风险、科研人员定量研究提供有力依据。     

蚌埠市农业旱灾脆弱性综合评价

农业旱灾系统脆弱性评价在农业旱灾风险管理中具有重要意义。为定量评价蚌埠市农业旱灾脆弱性,运用基于改进云相似度的方法建立了农业旱灾脆弱性评价模型。根据云模型的特点分析评价过程中存在的随机性、模糊性等不确定性,通过期望、熵和超熵3个参数定量分析农业旱灾系统的脆弱性。评价结果表明,基于改进云相似度的综合评价所得均值与模糊综合评价结果大致相同,用熵和超熵两个参数来反映可能取值范围、离散程度以及稳定性等不确定性,可充分考虑脆弱性、风险等的不确定性,为旱灾风险调控与管理提供有力依据。     

投影寻踪技术在农业旱灾脆弱性评价中的应用

利用DPS中的投影寻踪综合评价法选取最优投影方向,以最优投影方向所对应的投影特征量作为评价依据,建立了农业旱灾脆弱性评价模型。选取衡阳市7个县域的水田密度、人口密度、7—9月蒸发量、人均收入、水池水塘密度、7—9月降水量和森林覆盖率作为评价指标,进行了农业旱灾脆弱性评价。结果表明:衡阳市各县的农业旱灾脆弱性强弱排序为衡南、衡阳、衡山、衡东、耒阳、祁东、常宁。     

云南省农业旱灾社会脆弱性评价研究

针对云南省近年来旱灾爆发频率、波及范围、持续时间及损失程度等呈现的加重趋势,首先构建干旱扰动下农业旱灾社会脆弱性评价指标体系,运用组合熵-CRITIC法确立指标权重,对云南省近15年来农业旱灾社会脆弱性进行动态评价。结果表明,近年来云南省农业社会经济在干旱扰动下,敏感性和应对能力总体呈现增长趋势,农业社会脆弱性呈现波动下降趋势;旱灾社会脆弱性类型划分结果显示,云南省农业社会脆弱性在干旱扰动下,主要集中于低敏感性、低应对能力,高敏感性、低应对能力和高敏感性、高应对能力3种类型。最后,提出从提高农户防旱抗旱意识,加快农业种植结构调整,积极探索灾后补偿新范式等方面进行农业旱灾风险管理。     

河南省典型枯水年水资源脆弱性评价及贡献因子识别

水资源脆弱性评价是水安全的重要度量方式,水资源安全是区域可持续发展的基础。以河南省18个市区为研究单元,从自然条件、社会经济、供用耗水等3个子系统选取指标建立评价体系,运用熵权法、线性加权法求解其典型枯水年水资源脆弱性,从城市、区域、全省角度分析水资源子系统指数、脆弱性指数,并采用贡献度模型识别了水资源脆弱性主要贡献因子,以期为河南省水资源管理提供科学依据。结果表明:（1）整体上看,3个子系统水资源脆弱性指数大小排序为自然条件>供用耗水>社会经济;城市和区域的水资源子系统指数、脆弱性指数存在一定的差异,且有自西南向东北逐渐增大的趋势;全省水资源为Ⅲ级中等脆弱性。（2）18个市区及全省水资源脆弱性3个子系统贡献度排序为自然条件>供用耗水>社会经济;水资源脆弱性的主要贡献因子集中在自然条件子系统的4个指标。此外,社会经济子系统中的亩均化肥折纯量和供用耗水子系统中的人均综合用水量、亩均灌溉用水量也是主要贡献因子。最后,提出“多渠道供水,提高供水侧能力”“合理扩张城镇、优化人口经济结构,提高城市水平”“提高用水效率,节约用水”的差异化“降脆”策略,以实现水资源可持续发展。     

基于机器学习算法的安徽省农业旱灾风险动态评估

基于安徽省及周边139个气象站点1960—2016年气象数据和2002—2017年的统计年鉴数据,通过机器学习算法随机森林、聚类分析方法构建安徽省农业旱灾风险评估模型,从致灾因子的危险性和孕灾环境与承灾体的脆弱性角度,动态评估安徽省农业旱灾风险时空演变规律并揭示其主要影响因素。研究结果表明：(1)旱灾危险性在不同年代的空间分布变化较大。在2000 s期间,安徽省南部北部出现干湿反转,南部危险性超过北部。在农作物关键生长期(3—8月份),4月和7—8月的危险性高值区域超过全省1/2面积。2001—2016年安徽省旱灾危险性由南向北递减,北部区域危险性变化(2.86)大于南部区域(0.55),南部区域危险性存在减小趋势,北部存在增大趋势。(2)脆弱性指标中复种指数、人均水资源量、农村居民纯收入、人均GDP、人均粮食产量、森林覆盖率这6个指标权重最高,占整个指标权重一半以上(57.6%)。加权评分得到2001—2016年安徽省农业旱灾脆弱性,其均值由南向北递增,各个区域脆弱性存在下降趋势,南部区域下降趋势更大,而北部区域下降趋势不显著。(3)2001—2016年安徽省农业旱灾综合风险均值达到...     

半偏减法集对势在区域旱灾风险评估中的应用

为深入挖掘旱灾风险动态评估中评价样本与评价标准之间存在的不确定性问题,提出用半偏减法集对势这一新的联系数伴随函数,建立区域旱灾风险动态评估的半偏减法集对势方法（SSSPP）,并应用于宿州市2007—2017年旱灾风险动态评估和风险脆弱性因子识别研究。结果表明:宿州市旱灾风险综合等级基本在2级以上,处于偏危险状态,通过半偏减法集对势值可判别2009、2010及2011年处于偏反势,为高危险年份。通过半偏减法集对势方法识别出了宿州市旱灾风险脆弱性指标有:相对湿润度指数、土壤相对湿度、土壤类型、单位面积水资源量、耕地率、农业人口比例、水库调蓄率、单位面积现状供水能力、单位面积应急浇水能力、灌溉指数、节水灌溉率,这11个指标是宿州市降低旱灾风险等级进一步需要调控的对象。     

GIS多源数据图层叠置法研究山东省干旱分区

为揭示山东省干旱孕灾环境的自然背景和干旱空间分布格局,通过基于GIS的图层叠置方法对山东省干旱分布进行区域划分。首先根据山东省干旱成因选取降水量、土壤含水量、植被指数NDVI和气温4个干旱因子进行GIS栅格数据处理,得到相应的干旱因子图层;然后利用层次分析法确定各干旱因子的权重,把上述归一化后的4个干旱因子图层进行加权叠置,得到综合干旱因子图;最后,将综合干旱因子图与山东省高程分布图层进行叠加,得到山东省5个干旱分区,即鲁西北平原北部的农业重旱区、鲁西北平原的南部和胶莱平原农业轻旱区、胶东半岛较湿润区、鲁中南山地丘陵湿润区、山东南部沿海区域的平原湿润区,并提出了各分区的适宜干旱指标。该研究可为山东省干旱监测预警提供孕灾环境方面的理论支撑。     

南水北调受水区生活用水影响因素与节水潜力

为持续推进水资源节约工作,保障南水北调受水区经济社会可持续发展,开展居民用水习惯问卷调查,分析 南水北调东线和中线受水区各省（直辖市）居民家庭用水现状及差异特点,识别生活用水的主要影响因素,设计节 水情景模拟家庭节水潜力。结果表明,受水区居民用水习惯呈现较明显的地域性差异,其中：天津市和河北省居 民整体节水意识较高,河南省和山东省现状人均日用水量比北京市、安徽省和江苏省低 12%;从用水行为上看,家 庭洗浴日均用水量浮动范围达 30%,是造成用水差异的主要环节。节水情景模拟结果显示,通过进一步提高居民 节水意识、替换高等级节水器具、增强家庭内部废水循环利用等措施,受水区居民人均日用水量可下降 12%～29%。根据受水区各省 (直辖市) 针对其生活用水特点,提出了进一步开展节水器具普及工作、完善节水管 理体制机制、提升居民节水意识以及合理利用废水等节水建议,因地制宜持续推进节水工作。     

河南省典型地市旱情分析研究

选取河南省中东部开封、商丘、周口、郑州、许昌、漯河和平顶山等7市作为典型地市,对干旱及供水、水源工程的基本情况进行调查,根据供需水量的平衡分析对区域缺水状况进行评价。结果表明,现有供水工程抗旱能力不能满足一般工业和农业生产的需水要求,建议加快现有蓄水工程的除险加固和供水工程的更新改造进程,实施地表水、地下水联合调度,搞好现有水源的应急调度等,以提高应急抗旱能力。     

An analysis of the spatial evolution and influencing factors of rural settlements along the Shandong section of the Grand Canal of China

Since 1980s, the weakening of the transportation function of the Grand Canal and rapid urbanisation have generated significant changes in the spatial pattern of rural settlements along the Grand Canal. Analysing the changing characteristics of this spatial pattern, and exploring the natural, social, and economic factors influencing these changes are key to understanding the regional spatial structure and development law, and grasping the degree of influence of these factors. This study selected approximately 13,000 rural settlements in 27 county-level units in the Shandong section of the Grand Canal, from 1980 to 2018, as the research object. The Grand Canal's distance buffer zone is divided into canal-side, near-canal, far-canal, and further-canal settlements. The correlation model with the canal is constructed through the controlled experiment. The distribution, scale, and form of the settlement are analysed quantitatively by applying the change of gravity centre model (CGC), average nearest neighbour analysis (ANN), landscape metrics (LM), and other methods. The quantitative analysis of geographic detectors in spatial pattern differentiation factors shows the relative importance and interaction within them. This study indicates that the spatial distribution shows ‘large dispersion and small concentration’ and ‘small-scale agglomeration’ characteristics. The larger the scale of the settlement expands, the more the number of settlements decreases. The closer the settlement nears the river, the more complex the shape clusters. The total output value of agriculture, forestry, animal husbandry, fisheries, the total power of agricultural machinery, and the effective irrigation area are the main influencing factors. The grain area and the per capita disposable income of rural residents are the main auxiliary influencing factors.     

Analysis of the Spatial Variation and Identification of Factors Affecting the Water Resources Carrying Capacity Based on the Cloud Model

To objectively analyze the effect of the water resources carrying capacity (WRCC) on sustainable regional development, a case study of Heilongjiang Province, China, is conducted. With a focus on the coordinated development of the water resources system, 16 indices are selected to establish an index-based WRCC evaluation system. In addition, based on the index values, initial values are obtained using a fuzzy combined weighting method. The WRCC evaluation levels are objectively generated using cloud model, and the temporal and spatial evolution of the WRCC in the study area is analyzed. The obstacle degree is used to analyze quantitatively the restraint relationship of each index to the carrying capacity. The present study classifies the WRCC into five evaluation levels: level I ([0.01, 0.21]), level II ([0.21, 0.37]), level III ([0.37, 0.47]), level IV ([0.47, 0.63]), and level V ([0.63, 0.82]). When determining the WRCC of each of the 13 observation points, the trend is consistent with both social and economic development, indicating that the evaluation criteria have a high degree of credibility. The main influencing factors of the WRCC also change, between 1999 and 2007, the irrigation coverage, amount of water resources per unit area, and gross domestic product per capita were the main factors, between 2008 and 2014, the agricultural water pollution index, population density, and percentage of industrial wastewater discharge compliant with consent conditions were the main factors. In addition, between 1999 and 2014, the ecological environment gradually became the main subsystem that limits the WRCC.     

宁夏全区及5市水循环健康状况分析

针对水环境及水资源基础条件变化下的水循环健康问题,以宁夏全区及其所辖5个地级市为研究对象,收集2010-2018年的相关基础数据资料,结合当地区域水资源实际状况,筛选出15个评价指标,利用主成分分析法对宁夏及5市水循环健康状况进行评价分析。结果表明：宁夏全区及5市的水循环健康状况均呈现整体上升的趋势,但由于各地区在经济发展及水环境治理政策之间的差异,因此在影响因素方面存在明显的地区差异性。银川市水循环健康状况主要受农业用水量和污水处理的影响,石嘴山市的主要影响因素是当地水资源量及污水处理能力,吴忠市主要取决于当地的生态投资及排水管道建设,固原市主要受当地水资源总量限制,中卫市的主要影响因素是农业用水量和绿化率。     

Assessment of Agricultural Drought Vulnerability in the Guanzhong Plain,China

The Guanzhong Plain, as an important traditional agricultural area, is suffering from high frequency droughts and a trend towards more serious drought. In this paper, eight factors, precipitation, evapotranspiration, surface water availability, depth to groundwater, well yield capacity, slope, potential water storage of soil, and GDP from agriculture, are integrated into an index to represent drought vulnerability based on the overlay and index method. In this approach, according to the internal connections between factors, precipitation and evapotranspiration are integrated into the moisture index, and depth to groundwater and well yield capacity are integrated into groundwater availability. To improve the rationality and accuracy, normalization is employed to assign rating values, and the analytic hierarchy process is introduced into the weighting scheme. Two local drought monitoring datasets endorses the results of the model. The map removal sensitivity analysis indicates the vulnerability index has low sensitivity in removing each layer. The single-parameter sensitivity analysis indicates the major contribution to the vulnerability index is meteorology followed by groundwater availability and surface water availability. The vulnerability map shows the low vulnerability coincides roughly with irrigation districts on the terraces and floodplains. The northwest tableland generally has moderate vulnerability, due largely to inefficient groundwater withdrawal. The high vulnerability is concentrated at the peripheries of the plain, where agriculture is generally rain-fed without irrigation and groundwater support, and land is rugged with high slopes.