基于SRI的浑河流域水文干旱特征分析

以浑河流域为研究对象,以标准化径流指数(SRI)为工具,选择流域内3个代表性水文站1975—2014年的逐月径流量为实验数据,计算不同时间尺度的SRI,采用游程理论和Mann-Kendall趋势性检验法,分析了流域水文干旱时空演变特征。研究表明:自1975年以来浑河流域干旱化呈减弱趋势,旱涝过程具有较好的周期性,平均每14～16年经历一次旱涝过程;流域的干旱在时间上呈现季节特征,春、夏、冬季干旱化趋势减弱,秋季呈现不显著的干旱化趋势,降水对流域水文干旱趋势和季节差异具有较大影响;流域发生干旱的频次由大到小依次为中游、下游、上游区域,上、中游以轻旱和中旱为主,下游较上、中游更可能发生重旱和特旱。     

西江流域水文干旱时空特征分析

选取1951—2010年西江干、支流上5个典型水文站的实测日径流资料,基于标准化径流干旱指数(SRDI)研究了西江流域水文干旱的时空变化特征。结果表明:11951—2010年西江流域的水文干旱主要发生在1950 s、1960 s和2000 s,1950 s冬季、1960 s春季、1980 s夏季和2000 s秋季是干旱频发的时期;2西江年最大干旱日数在同一站点连续出现的时间不超过5年。流域内轻旱的发生范围有扩大趋势,而极旱则相反,多向区域发展。3西江流域的水文干旱具有区域性,4条支流同期的干旱发生水平差异较大,过去60年间只1963年、1989年、1991年、2009年和2010年4条支流同时发生了水文干旱。     

基于最大熵原理的区域农业干旱度概率分布模型

提出了构建综合考虑自然因素与农作物生长周期之间量化关系的干旱度评价指标,并基于最大熵原理建立了项目区干旱度分布密度函数,避免了以往构建概率分布的随意性,实现了对区域农业干旱度进行量化评价的目的。首先根据作物在非充分灌溉条件下的减产率,建立了干旱程度的量化评价指标,然后通过蒙特卡罗法生成了长系列降雨资料,并计算历年干旱度指标,最后利用最大熵原理,构建了农业干旱度分布的概率分布密度函数。以河南省濮阳市渠村灌区为对象进行了实例计算。结果表明,该模型概念清晰,计算简便实用,结果符合实际,是一种较好的评估方法。     

1981—2020年南宁市水文干旱评价

干旱作为一种复杂的自然灾害,以多种方式影响社会生态系统和人类生活环境,其中许多影响与水文干旱密切相关,因此,了解水文干旱的发展和恢复至关重要。利用南宁市4个水文站40年（1981-2020年）的流量数据,采用标准化径流指数（SRI）,研究了南宁市近40年的水文干旱演变特征,结果表明：过去40年,南宁市水文干旱存在减弱的趋势,趋势为0.002/10年;上林、邹圩、南宁以及镇龙水文站水文干旱的频率依次为33.96%、33.33%、33.13%和32.29%,最旱的年份分别为1988年、1991年、1988年和2020年。     

江河重要控制断面水文干旱评价指标确定及旱情评价

为满足水旱灾害防御对旱情监测预警的要求,为建立大江大河水文干旱评价指标体系提供支撑,选取了淮河流域为典型研究区,建立了淮河历史旱情与标准化径流指数(SRI)的关系,确定了江河重要控制断面水文干旱评价指标及等级划分阈值,并对全国主要江河控制断面水文干旱情况进行评价,结果表明,用SRI进行江河控制断面的水文干旱等级划分是合...     

巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应

通过巴音河流域1961—2019年逐月降水量和径流量数据计算标准化降水指数和标准化径流指数,进而对巴音河流域气象和水文干旱的演变以及突变进行分析,并探析流域水文干旱对气象干旱的响应。结果表明,1961—2019年巴音河流域气象干旱与水文干旱呈减缓态势,流域降水增多,有变湿趋势,气象干旱湿润化表现尤为显著。巴音河流域水文干旱对气象干旱的响应表现出时滞性,在1、3、6、12个月的时间尺度下,12个月的气象干旱指标与水文干旱指标相关性最强,水文干旱滞后于气象干旱1～2个月;水文干旱对气象干旱的季节性响应在春、夏、秋、冬分别滞后5、6、9、8个月,在春夏的滞后时间短于秋冬的滞后时间。     

呼伦湖流域水文干旱评价

以呼伦湖流域2个水文站阿拉坦额莫勒站和坤都冷站1971—2010年的月径流量资料为基础,计算了流域的径流干旱指数,同时运用游程理论对径流干旱指数进行了分析,进而得到呼伦湖流域的干旱历时和干旱烈度。结果表明:呼伦湖流域干旱主要发生在秋季和冬季;随着年代的变化,阿拉坦额莫勒站和坤都冷站平均干旱历时和平均干旱烈度均呈增长状态;进入21世纪以后,呼伦湖流域干旱频发,且持续时间长、干旱烈度大。     

水文相似流域最大熵优选模型研究

在分析相似流域优选的常见方法基础上,提出综合考虑各指标权重的不确定性和综合值的可区分性,建立最大墒优选模型,包括样本数据特征值的预处理,目标函数的构建与求解,优选评价模型的建立等步骤。实例研究结果显示:最大墒优选模型可根据各流域指标特征值的综合值,准确地将包括设计流域在内的各个流域进行分组,优选出可作为参证的流域进行水文分析。最大墒模型优选结果与其他方法结论一致,在综合值的可区分性上明显优于其他方法,分组结果更加准确可靠。     

人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律

为了解人类活动影响下塔里木河流域气象干旱向水文干旱传播的规律,基于标准化降水指数(SPI)和径流干旱指数(SDI)分析了气象、水文干旱的变化特征,探讨了人类活动对气象干旱向水文干旱传播规律的影响。研究结果表明：源流区气象、水文干旱均呈减弱趋势,干流气象干旱呈减弱趋势,水文干旱与之相反;随时间尺度增大,干旱历时延长;源流区气象、水文干旱以及干流气象干旱的发生频率受人类活动影响后(1993年后)均降低,仅干流水文干旱的发生频率升高;受人类活动影响后,源流区不同季节气象干旱向水文干旱的传播时间均变长,干流干旱传播时间除春季外均缩短;源流区干旱传播时间延长与气候变化有关,而干流干旱传播时间缩短主要是受人类活动的影响。     

气象、水文干旱指数计算方法研究概述

概述了气象干旱和水文干旱的指标种类，并对各指标进行初步评述，同时详细介绍了几种常用干旱指数的计算方法。鉴于以往干旱指标大多比较单一，描述气象干旱和水文干旱的指标彼此独立，因此，今后在针对流域干旱的研究中应加强对于水文干旱和气象干旱的指标耦合，力求建立综合性的干旱指标。     

南盘江流域水文干旱对气象干旱的响应特征研究

选取南盘江流域3个站点40年(1970年-2009年)的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料,计算标准化径流指数(SSFI)和不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析,研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明:南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系;SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同;总体来看,流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。     

多变量综合干旱指数在渭河流域的应用

为解决传统单变量干旱指数在实际中不通用、而多变量干旱指数在赋权上存在较大的主观性和偶然性的问题,本文以4种常用的典型单变量干旱指数,通过熵权法、模糊评价法、经验法三重赋权,构建可描述气象干旱与水文干旱的综合干旱指数MHDI。结果表明：综合干旱指数MHDI在渭河流域可有效识别典型干旱事件和极端干旱事件,1960-2010年渭河流域年代际尺度流域干旱呈现波动上升趋势,20世纪90年代达到最大;年际尺度流域呈现逐年变干趋势,其中泾河流域、渭河中游、渭河下游对流域变干起主要贡献,年内尺度流域呈现春、秋两季显著干旱的特征,其中4、11月最旱;在2010-2020年,各子流域MHDI指数的Hurst系数计算结果均小于0.5,流域旱情将有所缓解。本文的研究方案可为流域工农业生产提供参考。     

基于标准水资源指数(SWRI)的流域水文干旱评估——以海河北系为例

构建了一个新的水文干旱评估指标——标准水资源指数(SWRI),结合分布式水循环模型、Copula函数及统计检验等方法,形成了一套完整的水文干旱识别、评估及特征分析的基本框架。以海河北系为例,定量识别了1956—2009年间的水文干旱事件,并对其干旱特征及变化规律进行了剖析。结果表明:海河北系近54年发生的34次水文干旱主要集中在短历时、低强度、小面积区间内,空间上主要分布在张家口、大同及北京等地区;干旱指标的联动关系上,干旱历时、强度与面积指标间呈显著的线性或指数相关关系,90%的水文干旱历时低于40个月、干旱面积占比不超过43%,干旱强度低于9.0;在给定的干旱特征指标值(如干旱面积)条件下,另一干旱指标值越大(如强度越大)干旱发生概率越小,且存在明显的特征区间;单变量水文干旱重现期介于联合重现期和同现重现期之间。     

变化环境下时变标准化径流指数的构建与应用

变化环境下,干旱指数可能表现出非一致性特征。本文假设径流序列为二阶非平稳序列,建立以时间为协变量的时变矩GAMLSS模型,该模型采用非一致性Gamma分布拟合实测径流序列,并基于该模型计算出的时变标准化径流指数SRIt,与传统指数SRI进行对比分析,以验证其合理性与必要性。结果表明:基于时变矩模型的时变标准化径流指数SRIt更适应于潘家口水库流域变化环境下水文干旱的评价。时变标准化径流指数SRIt的值整体上比基于一致性模型的指数SRI偏小,即所表示的干旱程度更加严重,主要是因为时变矩GAMLSS模型能够反映出变化环境下径流序列的变化趋势,该趋势是影响径流的一系列因素共同导致的,如气候变化,人类活动等。而在受这些因素的影响下,潘家口水库流域的水文干旱事件频率增加,严重程度增强。     

标准化径流指数在阿克苏河水文干旱特征识别中的应用

阿克苏河位于丝绸之路经济带重要通道,是典型的中亚跨境河流,阿克苏丰富的水资源成为沿岸各国争夺的焦点。针对阿克苏河未来水资源评估和管理的迫切需要,以阿克苏河干流月径流为数据基础,结合径流距平百分比,采用标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI)辨识阿克苏河水文干旱事件,并验证了水文干旱识别的合理性。结果表明:SRI丰枯等级划分临界值在阿克苏河能够有效地识别水文干旱事件及其干旱等级,SRI趋势分析发现未来阿克苏河春、夏季洪水和冬旱现象的可能性在逐渐增大,水资源季节差异将越来越明显,这将是未来水资源合理利用和管理的一个新挑战。     

基于Copula函数的新型综合干旱指数构建与应用

干旱指数是研究干旱的重要工具,构建综合干旱指数是目前干旱监测、风险评估的前沿和趋势。本文基于阿基米德Copula函数,联合降雨(气象)、径流(水文)两种要素,构建了一种能够综合表征气象干旱和水文干旱的新型综合干旱指数MSDI_p,并用其表征渭河流域的干旱演变特征,且进一步对其背后的驱动力进行了探究。结果表明:(1)MSDI_p指数既能像标准化降水指数(SPI)一样敏锐地捕捉干旱的发生,也能像标准化径流指数(SRI)一样很好地刻画干旱的持续时间和结束,同时具备气象和水文两种干旱指数表征不同类型干旱的优势,能综合表征干旱演变特征;(2)受气候变化和人类活动影响,渭河流域过去50余年综合干旱呈显著增强趋势;(3)渭河流域综合干旱指数序列存在变异点(1994年),且未来流域干旱情势有加剧趋势;(4)太阳黑子和大气环流异常因子等对渭河流域综合干旱的发生有较大影响,其中太阳黑子活动的影响最强。且除直接影响外,太阳黑子还能通过影响大气环流异常因子进而对综合干旱的发生造成间接影响。     

干旱指数在四川省的适用性分析

干旱灾害频发严重制约着四川省的农业发展,为合理分析四川省干旱情况,干旱指数的选择尤为重要。本文基于四川省39个气象站点1960年-2013年的气象资料,分别计算1961年、1994年、2006年和2009年-2010年各站点相对湿润指数M、气象干旱综合指数CI、标准化降水指数SPI和标准化降水蒸散指数SPEI,利用Arcgis反距离插值法进行空间插值,并与中国气象灾害大典记录的四川省典型年干旱情况进行对比分析,进而评价四种干旱指数在四川省的适用性。结果表明:对于1961年夏旱,M指数和CI指数均表现出无旱或轻旱,SPI指数结果较实际情况偏小,SPEI指数监测出了干旱的重灾区,效果在四个干旱指标中最好;1994年夏伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数出现了空报,对川东地区和川西高原的监测结果偏小,SPEI指数在达县、巴中一带结果偏小,而SPI指数在成都、绵阳一带的结果偏小。2006年伏旱,M指数监测结果偏小;CI指数比M指数效果稍好,但结果仍然偏小;SPI指数和SPEI指数监测出的干旱特征与实际一致;2009年-2010年的冬春连旱,SPEI指数效果最好,M指数次之,SPI指数效果最差。SPEI指数最能反映四川省典型干旱年干旱的空间分布特征。     

Assessment of Hydrological Drought Revisited

A variety of indices for characterising hydrological drought have been devised which, in general, are data demanding and computationally intensive. On the contrary, for meteorological droughts very simple and effective indices such as the Standardised Precipitation Index (SPI) have been used. A methodology for characterising the severity of hydrological droughts is proposed which uses an index analogous to SPI, the Streamflow Drought Index (SDI). Cumulative streamflow is used for overlapping periods of 3, 6, 9 and 12 months within each hydrological year. Drought states are defined which form a non-stationary Markov chain. Prediction of hydrological drought based on precipitation is also investigated. The methodology is validated using reliable data from the Evinos river basin (Greece). It can be easily applied within a Drought Watch System in river basins with significant storage works and can cope with the lack of streamflow data.