基于水文分区的横断山地区泥石流孕灾环境差异性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李静 |
| 答辩日期 | 2022-12 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 姚治君 |
| 关键词 | 水文分区 泥石流易发性 孕灾环境 降雨阈值 横断山地区 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 泥石流是山区发生频繁的自然灾害，具有发生突然、破坏力极强的特点，严重威胁着区域经济社会发展、生态环境及人民群众生命财产安全。在全球变化背景下，泥石流灾害的风险亦在增加。定量评估气候变化条件下生态水文致灾风险既是目前科学研究的前沿问题，也是我国政府管理部门和广大山区面临的重大民生问题和安全问题。本研究以横断山地区为研究区，首先，基于流域水文特征及水文响应单元的划分，考虑水文气象均态和极端事件，构建了横断山地区水文分区指标体系，采用K-means聚类等方法对横断山地区进行了水文分区；采用TOPSIS方法评估了四套卫星降雨数据在横断山地区的适用性，并结合累积分布函数和累积有效降雨量-降雨持续时间（E-D）降雨阈值模型，在不同降雨类型的基础上分析了触发研究区泥石流的降雨阈值；考虑与泥石流发生具有物理联系的影响因素，通过频率比法分析了泥石流易发性特征参数体系，基于XGBoost算法构建了横断山地区泥石流易发性评价模型，并利用SHAP—树模型解释器对不同水文分区的泥石流易发性进行了评价，分析了不同分区下的泥石流主要孕灾环境的差异性。研究的主要成果与结论如下： （1）确立了水文分区原则与方法，构建了不同级别水文分区指标体系，实现了横断山地区综合水文分区。分区结果为：一级水文分区7个；二级水文分区13个；三级水文分区32个； （2）系统评估了四套卫星降雨产品的区域适用性，确定了横断山地区以及典型水文分区内的触发泥石流的降雨阈值。在适用性评估方面，CMORPH数据整体表现优异，其综合CI值达到0.72，泥石流降雨序列的重建率达到89%；横断山地区在50%、75%和90%累积概率下的临界当日降雨量分别为23.5 mm、38.2 mm和56.7 mm；临界前7日累积有效降雨量分别为58.4 mm、81.7 mm和105.8 mm；横断山地区泥石流发生的降雨类型以前期降雨为主导，E-D降雨阈值模型中的�.值在5.84-24.36之间，�.值在0.29-0.44之间，泥石流有效降雨期内的短期降雨作用随累积概率的增加更加明显；泥石流发生的典型水文分区中雅砻江下游子区和金沙江下段区的临界降雨量高于岷江区，其中雅砻江II区-子区1和雅砻江II区-子区2的临界降雨量最高，相应地，E-D阈值模型中的�.值也相对较高； （3）选取基本地形、地质地貌、流域形态、岩土体、植被、气象和人类活动特征等7个方面的24个特征参数构建了特征参数指标体系；基于“参数选择-数据处理-模型训练-评估优化-模型预测-模型解释”过程，构建了泥石流易发性模型。研究表明，该模型在预测能力方面具有较高的精度，其率定集精度均在0.9以上，验证集的精度也都达到了0.75；在特征参数重要度方面，其它地质灾害密度指数、崎岖系数、距道路距离、地形湿度指数、砂土比例、曲率、坡度、归一化植被指数、蒸散发量和起伏比等特征参数对泥石流易发性评价的影响较大。 （4）辨识了不同水文分区泥石流易发性程度存在的差异，以及不同环境因子对泥石流发生的影响程度。影响横断山地区泥石流易发性的主要特征参数在横断山地区一、二和三级水文分区间的空间分异明显。在特征参数的综合影响下，不同水文分区间的泥石流易发性也存在着显著的差异。金沙江下段区域的泥石流易发性最高，纵向流域中，南部的水文分区的泥石流易发性均高于北部区域；通过主要孕灾环境的分析，总结泥石流易发性较高区域的环境因子特征如下：地质灾害密度指数均值都在0.027以上，崎岖系数均值在6.2以上，距道路距离均值在2.22 km以内，地形湿度指数均值在8.18以上，砂土比例在38%以内，曲率越接近于0对泥石流易发性的影响越高，坡度在15º以上，归一化植被指数在0.74-0.79之间，蒸散发量在514-566 mm之间，起伏比值在0.11以上。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 159 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199751]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李静. 基于水文分区的横断山地区泥石流孕灾环境差异性研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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