实际抗旱能力下的南方农业旱灾损失风险曲线计算方法

基于前期研究提出的4种假定灌溉条件下季节性干旱频率-旱灾损失率定量关系曲线,针对不同频率干旱发生时来水条件存在的差异与实际抗旱能力的不同,研究在变化的实际抗旱能力下,农业季节性干旱频率和旱灾损失率之间的定量关系,以此计算出实际抗旱能力下农业旱灾损失风险曲线。首先,以干旱期间供水满足需水的比例作为抗旱能力指标,分别建立抗旱能力指标-来水频率、干旱频率-干旱烈度保证率之间的关系曲线,以干旱烈度保证频率表征来水频率,进而得出各次干旱过程的抗旱能力指标与干旱频率的一一对应关系。然后,利用Copula函数计算干旱频率,通过EPIC模型模拟水稻产量并计算损失,建立干旱频率-假定灌溉水平-旱灾损失率三者间关系。最后,根据抗旱能力和干旱频率的对应关系,并以抗旱能力指标反映灌溉水平,可推得现状水平年实际抗旱能力下的干旱频率-旱灾损失率曲线。在湖南株洲市水稻旱灾损失风险计算的应用实例表明,实际抗旱能力下双季早稻夏季5—7月干旱频率-旱灾损失率之间,基本呈半对数函数趋势关系。对比历史旱灾损失调查结果,当发生2、5、10年一遇的干旱时,旱灾损失率的实际调查结果与理论计算值的相对差值分别为1.69%、-5.33%和-4.81%。     

基于EPIC 模型的云南元谋水稻春季旱灾风险评估方法

旱灾风险评估对于揭示旱灾发生规律,减少旱灾损失具有重要意义。以云南元谋县水稻1961—2010年的春季干旱为例,利用copula 函数计算干旱发生频率,根据EPIC 模型计算干旱在不同灌溉水平下的旱灾损失率,拟合干旱频率-旱灾损失率的分布曲线。云南元谋县实例研究表明,水稻春季干旱发生频率与其旱灾损失率之间基本符合对数函数的趋势关系,决定系数R2 在0.7以上,灌溉水量对于减少旱灾损失的作用显著。建立的干旱频率-灌溉水平-旱灾损失率分布曲线,可作为研究区水稻春季旱灾风险的定量评估方法。     

基于干旱事件过程的农业旱灾风险评估研究-以辽西北为例

科学地评估旱灾风险是实施旱灾风险管理的核心内容和关键环节。本文从旱灾风险的定义和物理形成过程出发,提出了基于干旱事件过程的旱灾风险评估原理、概念模型,形成了一整套旱灾风险评估技术流程,并以位于我国东北旱灾频发、重发中心的辽西北地区为例开展了应用研究。研究表明,基于干旱事件过程的旱灾风险评估方法具有较强的物理意义,可用于快速预估一定抗旱能力条件干旱可能造成的损失,可为抗旱指挥决策提供技术支撑,具有进一步推广应用的价值。     

基于信息扩散和频率曲线适线的农业旱灾风险评估方法

为克服农业旱灾风险计算中小样本导致的信息不足,以农业因旱受灾率为损失指标,采用信息扩散理论和频率曲线适线方法相结合的方法,构建损失与概率之间的函数关系,建立了旱灾风险评估方法。据此方法定量计算不同旱灾水平年下的农业因旱受灾率,绘制旱灾风险空间分布图。该方法通过优化利用样本模糊信息来弥补小样本导致的信息不足,对小容量样本的概率分布估计有较高的精确度。将该方法用于安徽省农业旱灾风险评估,绘制了安徽省农业旱灾风险图,以便为安徽省抗旱减灾提供参考。     

基于农业旱灾损失风险曲线的区域旱灾风险率空间分布研究

以辽宁西部18个典型县区为实例,对各县区干旱频率和因旱损失率进行关联度分析,得到区域农业旱灾损失风险曲线,并得到不同干旱频率(5%、10%、20%、30%、50%、60%)的旱灾风险率空间分布图。结果表明:各县区频率与因旱损失率相关系数介于0.5～0.8,呈现较好的相关度,满足对数函数变化特征,潜在因旱损失随着干旱频率的降低呈现逐步递增的变化。     

浏阳市旱灾管理的建议和对策

文章结合浏、阳市旱灾发展及抗旱实际,初步总结了本区域旱灾发生发展的规律,探求抗旱减灾的有效途径,提升农业抗旱能力,为干旱时期农业生产发展和农村居民生活水平提高提供解决办法。     

陕西省干旱灾害特征及旱灾易发地区研究

文中依据1950年～2007年陕西省各县级行政区旱情旱灾统计资料,分析了陕西省的干旱灾害特征,用因旱粮食损失率等作为主要评价指标评定了各县级行政区旱灾易发频率,并用降水量、受旱比、成灾比、水资源条件等因子进行修正,最终确定了旱灾易发地区分布。为政府部门科学部署防旱抗旱措施,有效减灾提供参考。     

基于不同来水频率水量供需平衡分析的区域抗旱能力评价方法

区域抗旱能力是指研究区域抵御和减轻干旱灾害,能够保障干旱期间生产、生活和生态等方面用水的最大能力。从干旱的一般定义出发,构造了区域抗旱能力系数（CRDRA）,根据水量供需平衡分析,计算得到各来水频率下的 CRDRA,进而对区域抗旱能力进行定量评价。安徽省的应用实例表明,评价水平年（2007年）下,安徽省的整体区域抗旱能力接近于能够抵御轻度干旱的水平。以不同来水频率下的 CRDRA 测度区域抗旱能力强弱,其物理意义明确,计算方法直观、简便,可应用于大范围、逐时段、多区域间的抗旱能力评价和比较,为抗旱规划和旱灾风险管理提供重要技术支撑。     

2000—2018年青藏高原旱灾风险动态评估

全球变暖气候变化背景下,干旱给农业生产带来严重威胁。青藏高原作为气候变化的“感应器”和“敏感区”,对青藏高原进行农业旱灾风险研究,有利于青藏高原抗旱规划和提高抵御旱灾的能力。基于区域灾害系统理论构建了青藏高原农业旱灾风险评估模型,分析了青藏高原农业旱灾危险性、暴露性、脆弱性和旱灾风险的时空演变特征,并对青藏高原县市农业旱灾风险等级进行了区划。结果表明：(1)青藏高原农业旱灾危险性由东南向西北呈现“高—低—高”分布,东南部区域危险性呈现增加趋势,7—9月青藏高原东部及东南部冬小麦与冬青稞遭遇旱灾的风险较高,4—8月青藏高原北部区域牧草遭遇旱灾风险较高;(2)藏高原农业旱灾暴露性区域性差异较小,东部和西北部暴露性呈现增加趋势,中部和西部暴露性呈现下降趋势;(3)青藏高原98.79%的县市脆弱性减小趋势通过置信度为99%的显著性检验;(4)青藏高原东南部和北部区域农业旱灾风险较高且呈现增加趋势。     

2022年长江流域干旱特征分析与新时期抗旱减灾应对模式探讨

受大气环流异常影响,2022年长江流域夏季高温伏旱持续时间长、影响范围广、致灾程度大。分析了近15 a来长江流域历年干旱灾害事件和本次干旱特征,以及长江流域抗旱减灾体系建设现状以及在2022年干旱应对中的成效。在此基础上,提出了新时期下抗旱减灾的总体应对思路：(1)以优化国土空间布局为切入点,从源头上规避干旱灾害风险;(2)以空间上的立体调蓄与时间上的峰蓄枯补为路径,实现干旱灾害的过程防控;(3)以优化水利工程运行调度方式为手段,实现防汛抗旱统筹调控;并针对旱情评估与预测、旱灾风险研判和旱灾风险应对共3个方面的关键环节,提出了抗旱减灾方面的科技需求。     

基于用水效益函数的城市干旱损失评估方法

为定量评价干旱对城镇地区缺水和产业损失的影响,选取以地表径流为供水水源的湘江干流株洲段为研究区,基于水量平衡原理构建城市干旱指标(CWSI),以月为尺度,计算不同来水频率下区域可供水量、不同产业类型需水量。分别从水量短缺、水位取水困难两种角度,计算湘江株洲段1960—2018年历史来水情景下月尺度区域缺水量和干旱指数(CWSI)。采用经济学领域HARA函数反映经济效益随用水量的变化关系,进而得到缺水量-干旱损失响应关系。在此基础上,构建基于效益最优的缺水量配置动态优化模型,计算不同干旱程度下不同类型产业缺水配置规模,并采用抗旱定额法对配置成果进行验证,进而计算缺水量对应的干旱损失。依据CWSI指数变化,计算不同干旱等级下不同类型产业缺水损失;在多年平均缺水损失曲线基础上,依据当前月来水变化和前期来水亏缺,绘制典型年干旱动态损失变化曲线。研究结果表明:城市干旱具有边际损失高、发生频率低的特点,符合基于HARA用水效益函数构建的缺水损失变化规律,研究成果可为城市干旱风险评价、预警及抗旱定额管理提供理论依据。     

长江中下游五省抗旱减灾对策初步探讨

通过对长江中下游五省历史干旱事件的整理,分析该地区旱情旱灾特点,并从自然环境系统和经济社会系统分析干旱灾害的成因,提出长江中下游五省今后一段时期内抗旱减灾的对策思路,为该区域有效提高整体抗旱能力,降低干旱灾害损失提供参考。     

基于地下水埋深的区域干旱频率分析研究

以地下水埋深为水文干旱指标，在分析研究区实际旱情发生频率的基础上，采用相邻时段地下水埋深变化的累积频率法，识别由地下水干旱历时和干旱烈度组成的干旱特征变量值，并从降水的角度，分析了用相邻时段地下水埋深变化表征干旱的合理性。在采用适线法确定单个干旱特征变量累积分布的基础上，利用Copula函数构建了干旱历时与干旱烈度间的联合分布，并计算了相应的干旱重现期。对淮北平原砀山县的地下水干旱频率分析结果表明：基于相邻时段地下水埋深变化的累积频率法，识别的干旱历时和干旱烈度及其对应的干旱重现期与砀山县实际受旱情况相符。提出的基于地下水埋深的区域干旱频率分析法，概念清晰，在其它类似的平原区域具有推广价值。     

大型灌区骨干水库分期旱限水位研究

水库作为常见的重要水利工程设施,在区域水资源承载力水量、水质、水生态和水流更新等要素调控中具有举足轻重的地位和作用,在降水径流减少的枯水季节显得尤其重要。旱限水位是水库在低水位调度运行的控制性特征水位,其合理设置与科学运用对区域水资源高效利用意义重大。为此以淠史杭灌区梅山水库的来水特性和用户需水特性为基础,首先采用Hausdorff维数分形方法划分了梅山水库入库径流干旱预警时段,进而通过不同水平年各预警期内来水、供水调节计算了初始旱限水位:旱警水位和旱枯水位,并以水库灌区水资源系统长系列模拟模型及优化模型为依托,优化确定了梅山水库不同预警期的旱限水位,最后分别从水库运行、灌区灌溉、生产生活供水、生态用水以及水力发电等多角度评估了旱限水位的合理性,为水利部门指导水库灌区抗旱运行,制订相应抗旱预案提供技术参考。     

抗旱能力研究理论框架

在总结抗旱能力相关研究成果的基础上,探讨了抗旱能力的理论内涵及其评估方法。借鉴抗御地震和洪水等其他自然灾害能力、自然资源承载力的定义,综合考虑抗旱能力的自然与社会双重属性,兼顾相关行业中关于能力描述的两点要义:一是与灾害级别或量级大小联系在一起,二是强调人类的抵御活动及最大程度的概念,阐述了抗旱能力的定义及其内涵。基于构成要素和定义剖析,构建了抗旱能力评估方法体系,初步构建了抗旱能力基础理论研究框架。     

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。     

2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及未来应对启示

为深刻判明2022年鄱阳湖流域特大干旱特征及其影响,认清新形势下干旱灾害防控和风险管理机制策略等的改进方向,对2022年干旱发展过程进行多因素分析,应用标准化降水指数(SPI)对近72年来干旱年际、年内分布演变特征进行了多尺度分析。结果表明：(1)2022年高温持续时间之长、降雨量之少和江河湖泊水位之低均创造新的纪录,干旱发展过程急促、影响范围大、持续时间长;(2)鄱阳湖流域涝旱转换较为多见,2022年涝旱急转特征尤为显著,7—10月是1951年有记录以来最严重的夏秋气象干旱;(3)由于防御体系逐步完善,虽然遭遇有记录最严重的气象干旱,但引发的灾害程度相对其他重旱年偏轻;(4)复合环境下的旱灾涉及因素多而复杂,针对本轮干旱暴露的短板,需根据灾害风险管理理论,进行自上而下的旱灾防御体系研究,创新防御思维与措施,提高区域旱灾防御能力。     

近50年来中国干旱化特征分析

利用基于网格的综合气象干旱指数,系统分析了中国干旱的空间分布、发生频率、严重程度、持续时间和干旱范围等随时间的变化,揭示了近50年来中国的干旱化特征:自辽河平原—海河平原—黄土高原—四川盆地—云贵高原形成一个干旱化带状区域,干旱频率增加,干旱较为严重;干旱化带状区域内辽宁、河北(包括北京市和天津市)、山西和陕西四省区,均呈现干旱历时增长、强度增大、范围增加的显著干旱化趋势,特别是20世纪90年代中期以来,干旱连年发生,旱情较为严重。     

云南省农业旱灾社会脆弱性评价研究

针对云南省近年来旱灾爆发频率、波及范围、持续时间及损失程度等呈现的加重趋势,首先构建干旱扰动下农业旱灾社会脆弱性评价指标体系,运用组合熵-CRITIC法确立指标权重,对云南省近15年来农业旱灾社会脆弱性进行动态评价。结果表明,近年来云南省农业社会经济在干旱扰动下,敏感性和应对能力总体呈现增长趋势,农业社会脆弱性呈现波动下降趋势;旱灾社会脆弱性类型划分结果显示,云南省农业社会脆弱性在干旱扰动下,主要集中于低敏感性、低应对能力,高敏感性、低应对能力和高敏感性、高应对能力3种类型。最后,提出从提高农户防旱抗旱意识,加快农业种植结构调整,积极探索灾后补偿新范式等方面进行农业旱灾风险管理。