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为突破单尺度或基于栅格研究的局限，本研究以子流域为单元，对海河流域 8 个 100 - 40,000 km2 子流域开展多尺度分析。运用空间自相关、Spearman 回归及随机森林模型，发现洪水东多西少，在 300 km2 尺度空间指标影响最大，地形、水文、土地覆盖分别在大、中、小尺度影响显著，为防洪提供依据。
全球气候变暖背景下，极端气象事件频发，由极端降雨引发的流域洪水对区域安全构成严峻挑战。传统单尺度或基于栅格（Raster）的洪水研究，难以全面揭示不同空间尺度下洪水的复杂特征与驱动机制。例如，单一尺度分析可能忽略地形、水文、土地覆盖等要素在不同规模流域中的差异化作用，导致防洪策略缺乏针对性。在此背景下，开展多尺度子流域视角的洪水研究，对于精准认知洪水规律、提升区域防洪能力至关重要。
为解决上述问题，中国研究人员针对海河流域（112°E - 120°E，35°N – 43°N，总面积 320,600 km2，占中国国土面积 3.3%，地形西北高、东南低）开展了洪水尺度效应与驱动机制研究。该研究成果发表在《Environmental Impact Assessment Review》。
研究主要采用空间自相关分析（Spatial Autocorrelation Analysis，揭示空间分布的集聚特征）、Spearman 回归分析（Spearman Regression Analysis，分析非参数变量间的相关性）和随机森林模型（Random Forest Modeling，一种集成学习模型，用于预测和变量重要性评估）。以子流域为基本单元，将海河流域划分为 8 个尺度从 100 km2 到 40,000 km2 的子流域，进行多尺度层级分析。
洪水核密度分布
通过空间分析发现，海河流域洪水核密度分布呈现明显差异，东部平原整体洪水密度高于西部山区。渤海湾沿岸的天津、唐山、沧州、东营等城市周边是洪水核密度最高的区域，这与该区域靠近渤海、地势低平的地理特征密切相关。
流域洪水分布及影响机制
研究表明，海河流域洪水分布和影响机制具有显著的空间异质性和尺度依赖性，其形成机制与地形特征、河系结构和人类活动密切相关。东部平原洪水核心密度显著高于西部山区。在不同子流域尺度下，地形、水文、土地覆盖要素的影响程度不同：地形因素在大尺度流域影响最显著，水文条件在中尺度流域作用突出，土地覆盖则在小尺度流域影响最大。此外，各指标贡献率随子流域尺度变化，其中地表覆盖是最主要影响因素，其次是地形特征和水文条件。
结论
本研究通过多尺度子流域分析，突破了传统单尺度研究的局限，揭示了海河流域洪水的空间分布特征及尺度效应。研究发现，洪水在 300 km2 子流域尺度时，空间指标的影响达到峰值，不同自然要素在不同尺度流域中主导洪水形成过程。这些成果为流域洪水防控的优先级划分和靶向管理提供了科学依据，有助于提升区域应对水文灾害的韧性，也为气候变化下水资源的有效管理提供了尺度敏感型策略的重要参考。研究强调，在洪水研究与管理中，必须充分考虑尺度效应，才能更精准地制定适应性对策，保障区域安全与可持续发展。
