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基于GIS干旱风险评估与区划方法研究

作　者: 张超
导　师: 张义文
学　校: 河北师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 干旱风险评估地理信息系统冬小麦京津冀地区
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

干旱的出现、持续与旱灾风险程度一方面受到气候、土壤等农业自然资源的限制和作物适应性的影响,一方面随着当地对可利用水资源的调节能力的提高而变化,一方面也受到社会经济发展水平的制约。这些要素的变化直接影响农作物种植的适宜性、遭受旱灾的风险性以及抗旱的物质、资金、科技投入水平。以往干旱常被视为突发事件,由此形成的干旱应对模式属于应急性模式,更多侧重于灾害发生后的应急管理和灾后恢复,很少在干旱发生前作出有效的判断与反应,并没有从根本上降低干旱发生的可能性和随后可能造成的损失和影响。随着干旱对社会造成的影响越来越大,人们认识到干旱应对方面的不足,促使干旱发生前风险评估得到重视,干旱风险评估的目的是解决干旱风险可能发生的概率和随之带来的损失。冬小麦全生育期一般在10月至次年6月,京津冀地区降水量一般集中在6至8月,出现降水与冬小麦生育期需水错位的现象,干旱问题直接威胁到冬小麦稳产与高产,甚至因灾减产,对社会经济产生严重影响。京津冀地区冬小麦产量的波动直接影响我国粮食安全,科学评估京津冀地区冬小麦种植的干旱风险具有重要意义,开展区域冬小麦干旱灾害研究,降低干旱灾害的风险,减少干旱带来的减产等损失变得刻不容缓。干旱风险评估与区划的意义主要表现在指导冬小麦播种品种、播种面积、科学灌溉以及科学防旱抗旱等多方面。GIS干旱灾害风险评估是通过干旱特征分析、干旱灾害指标选取与分析,按照造成干旱灾害的各因素的影响程度进行重分类,为各评估指标确定相应的权重,运用GIS统计分析和空间叠置分析功能进行干旱灾害风险评估,实现旱灾预测。本文选取冬小麦自身性质、自然条件、社会经济环境为一级评估指标,利用层次分析法进行权重分析,利用GIS叠置分析功能将京津冀地区划分为高、中、低三级风险区以及非种植区。张家口、承德以及太行山平均海拔大于500米的地区为非种植区;干旱风险得分大于1.9的地区为冬小麦干旱高风险地区,主要包括北京、天津、廊坊大部分地区,秦皇岛北部、唐山南部、沧州北部等局部地区;干旱风险得分1.4至1.9的地区为干旱中风险地区,主要分布于唐山中北部、保定中东部、沧州中南部、邢台东部、衡水的大部分地区以及太行山东麓;干旱风险得分小于1.4的地区为干旱低风险地区,主要位于石家庄、邯郸的大部分地区、邢台中部以及保定南部等地区。在不同地区,冬小麦自身性质、自然条件、社会经济环境等方面的致灾因子影响程度不同,有必要针对不同地区制定更为有效的干旱风险对策,针对导致该地区干旱的主要致灾因子制定防旱、抗旱方法。按照干旱风险评估的结果,以及各地区的地理位置、经济农业发展水平,本文将京津冀地区划分为非种植区、京津地区、冀东平原区、黑龙港地区以及山前平原区五大区域,针对各区域条件,从分析冬小麦增产途径入手,分析冬小麦生产的制约因素,从而提出防、缓冬小麦干旱风险措施,分别制定冬小麦干旱风险对策。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-12
    1.1.1 干旱问题的严重性  10-11
    1.1.2 研究目的与意义  11-12
  1.2 国内外相关研究综述  12-15
    1.2.1 干旱研究进展  12-13
    1.2.2 干旱风险评估与区划  13-14
    1.2.3 研究现状  14-15
  1.3 研究内容  15-17
2 干旱特征  17-37
  2.1 干旱等级划分  17-23
    2.1.1 气象干旱  17-19
    2.1.2 水文干旱  19-20
    2.1.3 农业干旱  20-22
    2.1.4 社会经济干旱  22-23
  2.2 冬小麦气候区划  23-27
    2.2.1 京津冀地区地理环境  23-25
    2.2.2 冬小麦生育期气候条件  25-26
    2.2.3 冬小麦气候区划  26-27
  2.3 冬小麦产量资料处理  27-30
    2.3.1 趋势产量计算  27-29
    2.3.2 气象产量的计算及正态分布检验  29-30
  2.4 全生育期降水条件分析  30-32
    2.4.1 全生育期降水量分析  30-31
    2.4.2 气象产量与全生育期降水量相关分析  31-32
  2.5 各生育阶段降水条件分析  32-36
    2.5.1 各生育阶段降水量分析  32-35
    2.5.2 气象产量与各生育阶段降水量相关分析  35-36
  2.6 京津冀地区干旱特征  36-37
3 GIS 在干旱风险评估中的应用  37-58
  3.1 GIS 概述  37-38
  3.2 地图投影的选择  38
  3.3 基本数据库建立  38-39
  3.4 基于GIS 的气象要素空间细化方法  39-54
    3.4.1 基于地形分析的太阳辐射资源空间细化方法  39-42
    3.4.2 基于空间插值方法的站点资料空间细化方法  42-47
    3.4.3 站点平均气温空间细化方法  47-51
    3.4.4 站点降水量空间细化方法  51-54
  3.5 基于GIS 的干旱灾害风险评估与区划方法  54-58
    3.5.1 GIS 评估与区划原理  54-56
    3.5.2 GIS 评估与区划步骤  56-58
4 评估指标选取  58-70
  4.1 冬小麦干旱风险评估指标选取原则  58
  4.2 干旱年份划分  58-59
  4.3 反映自身性质的指标  59-60
    4.3.1 冬小麦减产率  59-60
    4.3.2 冬小麦干旱风险指数  60
  4.4 反映自然环境的指标  60-67
    4.4.1 生态环境指标  60-61
    4.4.2 气候适宜性指标  61-63
    4.4.3 气候生产潜力指标  63-66
    4.4.4 干旱等级划分指标  66-67
  4.5 反映社会经济环境的指标  67-70
    4.5.1 经济发展水平指标  68
    4.5.2 农业生产水平指标  68
    4.5.3 水利设施状况指标  68-69
    4.5.4 种植结构指标  69-70
5 冬小麦干旱风险评估与区划  70-94
  5.1 冬小麦干旱综合监测诊断  70-88
    5.1.1 自身性质  70-74
    5.1.2 自然环境  74-81
    5.1.3 社会经济环境  81-88
  5.2 冬小麦干旱风险评估与区划  88-94
    5.2.1 干旱风险评估  88-90
    5.2.2 干旱风险区划  90-91
    5.2.3 干旱风险分析  91-94
6 冬小麦干旱风险管理  94-99
  6.1 冬小麦增产途径  94-95
  6.2 冬小麦生产制约因素  95-96
  6.3 防、缓冬小麦干旱危害措施  96
  6.4 干旱风险对策  96-99
    6.4.1 非种植区  97
    6.4.2 京津廊地区  97
    6.4.3 冀东平原区  97-98
    6.4.4 黑龙港地区  98
    6.4.5 山前平原区  98-99
7 结论  99-100
参考文献  100-104
致谢  104-105
攻读硕士学位期间取得科研成果清单  105

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