黃河流域干旱特征及抗旱能力研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源需求的日益增加及全球氣候的變化，干旱這種自然災害已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的障礙之一。同時，黃河流域經(jīng)常發(fā)生干旱災害，這給當?shù)氐娜嗣裆钌a(chǎn)及經(jīng)濟發(fā)展形成了嚴重影響，全面了解黃河流域干旱發(fā)生的規(guī)律，之于干旱的識別與預防有著重要的意義。隨著治黃事業(yè)的發(fā)展，黃河流域的水資源供需矛盾愈來愈厲害，黃河豐富的水利水能水資源得到了不斷的開發(fā)。水利工程在防洪，灌溉，發(fā)電和供水等方面都發(fā)揮了重要作用，有力地促進了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)

2、境的改善。本文針對黃河流域自然干旱與水庫對其干旱調節(jié)作用進行研究。
　　主要研究內容和成果如下：
　?。?）利用氣象水文及水庫等資料，計算了黃河流域各個分區(qū)氣象干旱指數(shù)（標準化徑流指數(shù)、標準化蒸散指數(shù)）、水文干旱指數(shù)（標準化流量指數(shù)）、農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)（Palmer干旱指數(shù)干旱指數(shù)）及修正的地表水文供應指數(shù)，計算表明黃河流域各類型干旱均較嚴重，又以水文干旱最為嚴重。黃河上游氣象干旱嚴重，中下游水文干旱及農(nóng)業(yè)干旱嚴重，全流域有干旱

3、加重的趨勢。
　　（2）基于單一干旱指數(shù)運用主成分分析法計算了黃河流域各個分區(qū)的主成分貢獻率、特征向量等特征值，建立了各個分區(qū)的綜合干旱指數(shù)計算公式，并與歷史實際干旱事件進行對比，證明了該指數(shù)較能反映黃河流域干旱情形?；▓@口以下區(qū)域各個年代輕旱發(fā)生頻率均高于其他區(qū)域；在1990s，黃河干旱形勢較之前各年代明顯加劇，從上游至下游均很干旱。運用小波分析，可得黃河流域干旱周期為5年左右；從黃河游至黃河下游，不同分區(qū)的主干旱周期越來越小，

4、源區(qū)主周期大致為27年，上中游主周期為20年左右，黃河下游流域主干旱周期僅為5年，說明流域下游的干旱交替現(xiàn)象愈加頻繁。
　?。?）采用貝塔分布、Gama分布、正態(tài)分布和指數(shù)分布等對黃河下游流域干旱歷時、干旱烈度進行擬合；釆用阿基米德Copula函數(shù)家族的Gumbel Copulas，Clayton Copulas以及FrankCopulas三種Copula函數(shù)，對黃河下游干旱歷時及烈度聯(lián)合分布函數(shù)進行擬合；利用均方根誤差法（RSM

5、E）進行檢驗，確定擬合最優(yōu)的函數(shù)。經(jīng)計算，黃河下游流域釆用指數(shù)分布函數(shù)擬定干旱歷時，采用Gamma分布函數(shù)擬定干旱烈度，選擇擬合最優(yōu)的Clayton Copulas函數(shù)作為黃河下游流域干旱歷時函數(shù)及干旱烈度函數(shù)的聯(lián)結函數(shù)。（4）根據(jù)干旱歷時、干旱烈度及copula聯(lián)合分布概率結合干旱間隔期望得到黃河下游流域干旱重現(xiàn)期。利用重現(xiàn)期對不同干旱模式進行評估，可知，黃河下游流域以短歷時的輕旱、中旱居多，發(fā)生頻繁程度遠高于長歷時強烈度的干旱。隨著

6、干旱歷時及烈度組合數(shù)值的增加，重現(xiàn)期逐漸增加?？偟脕碚f，黃河下游流域的干旱情況嚴重，在全部干旱過程中，流域中旱以及重度干旱模式的發(fā)生比例大于50％。
　　（5）基于干旱本質及干旱災害形成的機理，提出了水庫群應對干旱能力的計算原理及方法。以黃河下游為例，基于遺傳算法進行水庫聯(lián)合調度計算下游水庫群干旱應對能力。研究發(fā)現(xiàn)，黃河下游多年平均缺水率為10.96%；目前黃河下游流域水庫足以應對重現(xiàn)期為25a一遇及25a以下的干旱，最大抗旱能力

7、指數(shù)為0.8904；干旱重現(xiàn)期小于40a一遇時，黃河下游水庫可將流域有可能的嚴重旱情控制在供用水緊張程度為中度或輕微水平以上；下游流域應對25～60a一遇及60～100a一遇的干旱抗旱水平較弱；對于100～200a一遇的干旱及200a以上一遇的干旱，抗旱水平很弱。
　　（6）基于水利工程對干旱的影響因素，同時充分考慮水利工程在流域內的自身的工程規(guī)模方面及運行管理方面，構建黃河流域干旱應對能力評價指標體系。運用層次分析及熵權法綜合賦