珠江流域非平稳性降雨极值时空变化特征及其成因

受全球气候变化和人类活动影响,珠江流域极端降雨事件发生的频次和强度均发生变化,变化环境导致极端降雨样本存在非平稳性。本文以珠江流域43个站点1960—2012年的日降雨数据为基础资料,通过分析广义帕累托分布(GPD)的参数时变特性及其空间分布规律,探索珠江流域非平稳性极端降雨的时空变化特征及其成因。结果表明:珠江流域极端降雨序列的极值指数呈从东到西逐渐减小特点,表征强降雨之间的相关性由东向西减弱;极端降雨变化程度大的区域其变化程度呈减弱趋势,而变化程度小的区域其变化程度呈加强趋势;珠江三角洲和东江流域南部、柳江流域东北部地区50/100年一遇的日降雨量级较大,而南盘江西部地区则较小。7个影响因子中,厄尔尼诺指标(SMEI)对流域的极端降雨影响最明显。非平稳时变超定量(POT)模型与平稳POT模型的结果比较表明,本文提出的时变POT模型较好地处理了珠江流域部分区域降雨存在的非平稳性特征。  

基于随机森林的洪灾风险评价模型及其应用

依据流域灾害系统理论,在综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体的基础上选取10个评价指标,构建了基于随机森林(RF)智能算法的洪灾风险评价模型,借助GIS技术以100 m×100 m栅格为计算单元,对东江流域进行了评价。结果表明:该模型设置参数少,且无需设定指标权重和分级标准,实现过程较简单;RF模型拥有指标重要性评估功能,方便分析各评价指标对洪灾风险的贡献度;模型的评判精度、分级结果均比支持向量机(SVM)的结果更好,数据挖掘能力更强;与GIS技术结合,便于分析洪灾风险的空间格局及内在规律,具有较好的适用性,为流域洪灾风险评价提供了新的思路。  

基于 Critic-Cloud 模型的东江干流水质评价

将云模型引入到水质评价研究中，选用CODMn、NH3-N和TP等9个指标构建云模型的特征数，利用Critic法推求各因子客观权重后采取最大确定度来判定水质的综合评价等级，对2004-2010年东江干流水质进行了综合评价，并选取东岸断面评价结果与由模糊综合评价法得出结果进行对比。结果表明：基于云模型的东江干流水质综合评价多为Ⅰ～Ⅱ级，这与实际水质相符，同模糊综合评价法评价结果吻合程度为96.6％，表明基于云模型的地表水体水质评价方法合理可行，且能更为直观的表述水质评价中的模糊性和随机性。  

新一代GPM IMERG卫星遥感降水数据在中国南方地区的精度及水文效用评估

新一代GPM（Global Precipitation Measurement）IMERG（Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM）卫星遥感反演降水数据产品提供了覆盖范围更大、精度和时空分辨率更高的新的降水数据来源。本文以北江流域为例，基于高精度融合降水数据产品定量评估了新一代准实时"early-run"和"late-run"IMERG产品（IMERG-E和IMERG-L）以及非实时后处理的"final-run"IMERG产品（IMERG-F）的精度，并结合VIC（Variable Infiltration Capac-ity）分布式水文模型评估了该系列产品的水文效用。结果表明：（1）研究区域内非实时IMERG-F产品有着较高的精度，网格尺度上日尺度相关系数为0.65，相对偏差为5.87%，优于上一代3B42-V7产品，而准实时的IMERG-E及IMERG-L产品的日相关系数则为0.6左右，精度同样令人满意；流域平均尺度上各产品精度均进一步提高；（2）情景I（基于站点观测降雨数据率定模型）的水文模拟结果表明，非实时IMERG-F产品表现出较好的水文效用，纳西效率系数为0.622；准实时的IMERG-E及IMERG-L产品虽总体上表现较差，但在汛期表现较好，说明该产品有应用于短期洪水预报的潜力；（3）情景Ⅱ（基于3B42-V7数据率定模型）的结果表明，各IMERG产品的水文模拟表现均有显著改善，说明3B42历史数据适合在使用IMERG产品进行水文模拟时用于水文模型率定。  

韩江流域面源污染及与景观格局的关系

为了定量研究韩江流域的面源污染情况以及景观格局对污染的影响，建立了流域水文水质模型，并采用多元线性回归、冗余分析方法，探索景观指标与污染物质量浓度变化量的关系。结果表明:西部宁江流域地区的总氮质量浓度较高，最大值为3.91 mg/L；东部汀江流域地区总磷质量浓度较高，最大值为2.15 mg/L；流域总体水质呈恶化趋势；景观指标能解释81.7%的面源污染变化，且景观的面积越大，其组成格局可能比空间格局对水质的影响更大；林地的面积百分比与面源污染负相关，农田、城镇、草地景观则相反；城镇或农田等人类景观的斑块密度、形状指数等空间格局指标与污染物质量浓度负相关；旱地相比水田对面源污染的贡献更大；在研究区采用退草还林、农业结构调整等管理措施分别能够削减1.82%和4.63%的总氮负荷以及1.16%和7.31%的总磷负荷。  

南方高度城市化地区极端降雨特征分析及阈值确定——以深圳市为例

研究南方高度城市化地区极端气候变化规律，定义极端降雨事件的阈值并对地域风险进行评估，对于完善区域“三防”指挥系统的预报预警方案，应对气候变化和快速城市化过程中的极端暴雨内涝灾害风险，具有重要的现实意义。以深圳市为例，在收集统计2000-2015年暴雨灾害事件和相应的多个站点降雨数据基础上，采用模糊识别、PCI等方法分析了该区域的降雨雨型、集中度特征，并采用百分位法对深圳市极端降雨阈值进行了分析和计算。结果表明：造成深圳市内涝的大部分降雨主要是单峰型；均匀大量降雨是内涝主要产生原因；大鹏新区的降雨阈值最高，降雨阈值空间分布图从东往西呈逐渐减少趋势；深圳市极端降雨阈值为降雨频率P=1%的降雨值。