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。     

生态干旱的概念及研究进展

分析了生态干旱的研究背景及概念框架,系统阐述了生态干旱监测指标、气象要素和地下水对生态干旱的驱动机制以及生态干旱的脆弱性评估方法等研究进展,指出生态干旱研究还处于起步阶段,应进一步开展生态干旱指数构建与评估方法、气象干旱和地下水干旱对生态干旱的联合驱动机制以及生态干旱的脆弱性评估与预测方法等方面的研究,以期推动生态干旱研究的发展,拓展干旱分类和干旱指标研究的理论体系。     

旱情监测指标体系研究进展及展望

干旱监测指标作为干旱研究的基础与关键,仍存在缺乏有效的分类与使用等问题,为进一步明晰旱情监测指标分类及旱情监测指标分析的不足,通过对旱情监测指标的科学梳理与总结,系统的对旱情监测指标体系进行了归类工作,将旱情监测指标分为气象干旱指标、水文干旱指标、农业干旱指标、社会经济干旱指标、生态干旱指标及综合干旱指标,总结和对比了现有旱情监测指标分类和指标本身的不足。在此基础上,基于干旱研究的未来发展诉求,提出了探索指标深度广度、完善指标动态监测功能、强化指标时空耦合性、耦合多模型多模式干旱体系、耦合多变量干旱监测体系、推进遥感旱情指标监测和提升大数据旱情监测平台构建能力等未来可能发展趋势,为当前进一步开展旱情监测、预测、预警和评估工作奠定基础。     

南方农业干旱风险管理及干旱预警

南方干旱风险管理及干旱预警的目的是通过对所研究区域干旱发生、发展规律分析和研究,应用由多种指标组成的干旱预警指标体系对干旱事件进行早期识别和可能的损失估计,以及风险评价,依据事先拟定的干旱等级及其标准,发布干旱开始、结束,干旱风险程度,干旱不同发展阶段的预警信息,为有关管理部门实施水利调度,防旱抗旱措施提供重要的决策依据。     

辽西北干旱监测预警与评估系统建设研究

旱灾是制约辽西北地区可持续发展的关键因素,开展干旱的监测预警与评估系统建设对于抗旱减灾工作具有重要的现实意义。挖掘现有数据资源,利用3S（GIS,GPS,RS）、数据库、计算机和网络等先进技术,构建了辽西北干旱监测预警与评估系统,实现了对旱灾发展过程的监测、预警与评估。利用2000年后7个典型干旱年的资料对系统可行性进行了验证,结果显示系统达到了预期效果,可以进行业务化运行。     

水资源承载风险监测预警理论与方法探析

基于风险理论和国家资源环境承载力监测预警研究进展,提出水资源承载风险监测预警的概念内涵、理论模型、警报准则和体系框架。从自然水循环和社会水循环2个层面提出水资源承载风险的危险性与脆弱性因子,解析水资源承载风险监测预警内涵,提出耦合水资源承载状态与风险预警等级的理论模型,采用指标预警法设计警报准则,搭建由监测层、预警层、决策层和反馈调控层构成的监测预警体系框架,及时发出预警信息,为水资源管理决策者提供调控依据,降低水资源承载风险,将经济社会发展的水资源压力控制在水资源系统可承载的范围之内。     

特大干旱事件灾害孕育机理及影响研究进展

为有效推进特大干旱事件灾害孕育机理及其影响的研究,在回顾与展望特大干旱灾害的基础上,分别对其次生灾害孕育过程和对生态环境长期影响的研究进行梳理与评述,指出当前研究中存在的主要问题与薄弱环节,包括对特大干旱的聚焦不够、干旱灾害链及多灾种协同演进定量研究亟待深入、特大干旱对养分循环与生态过程的长期影响等方面的研究相对匮乏。认为特大干旱事件灾害孕育机理及影响方面的整体研究框架尚未确立,相应研究体系和技术方法体系也远未形成。建议未来着重研究特大干旱次生灾害的深层链式结构和复杂能量传递问题,有效揭示特大干旱事件灾害孕育机理与多灾种协同演进机制,进一步阐明特大干旱对水文生态过程和地表环境的多重影响。     

内蒙古干旱研究进展

内蒙古频发的干旱制约着本区域社会经济发展与生态环境安全,摸清其研究现状可为本区域干旱防御与未来研究的方向提供参考。本研究采用文献综述的方式,对近20年300余篇相关文献进行了梳理。研究发现:内蒙古干旱研究集中于时空演变特征、形成机理、自然与社会影响、干旱监测与预警、干旱治理和风险管理等6个方面;各类干旱指标在不同自然区域的适宜性基本得以厘清,同时揭示了干旱频发且严重地区的成因、影响及治理措施,初步形成了有效的干旱监测和风险管理体系;但缺乏对极端干旱动态过程及其对牧草、牲畜、牧民收入等方面影响研究,面向牧区的精细化干旱监测与预警模式有待建立,干旱对农业生产影响的研究较为薄弱,区域内干旱风险评估过程与指标缺乏标准。本研究明确了以往内蒙古干旱研究的侧重点和未来需深入探究的方向,可为后续相关研究的开展和科学制定干旱防御政策提供参考。     

Construction of an optimized comprehensive drought index for agricultural watersheds in cold regions and its applicability analysisEI北大核心CSCD

以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)和标准化径流指数(SRI),运用主成分分析法和熵权法分别对3种单一干旱指数赋权,通过最小偏差法计算最优组合权重,构建融合气象干旱、农业干旱和水文干旱信息的综合干旱指数(OCDI)。结果表明:OCDI的干旱事件监测结果与历史干旱事件吻合度较高,综合考虑多时间尺度下的OCDI对于挠力河流域干旱状况描述更为准确和全面;3种单一干旱指数监测的干旱程度空间分布差异明显,融合多源信息的OCDI能够从气象干旱、农业干旱和水文干旱多角度揭示挠力河流域综合干旱特征;OCDI与不同类型单一干旱指数均有较高的相关性,在挠力河流域上游对于干旱的综合表征能力更优且年尺度的OCDI综合表征能力优于季尺度和月尺度;OCDI能够较好地识别和区分该流域的综合干旱程度,随着OCDI所识别综合干旱程度的加重,流域实际受旱面积相应增大。     

黄河流域旱情监测与水资源调配技术框架

针对黄河水资源短缺、干旱频发、旱灾损失大等重大问题,以应对干旱的黄河流域水资源调配为切入点,开展大型灌区旱情实时监测、应对干旱的径流洪水预报、大型梯级水库群优化调度以及干旱风险管理等关键技术研究,提出干旱评估与演变特征识别、灌区干旱实时监测、洪水/径流预报、多年调节水库旱限水位最优控制、水库多分期汛限水位优化、梯级水库群协同优化调度、干旱应对与风险管理等关键技术,形成大型灌区旱情实时监测、径流/洪水预报以及黄河梯级水库群调度等技术平台,集成黄河流域旱灾监测与预警、抗旱水源调度等综合技术体系框架,实现黄河流域干旱的有序应对,显著提升应对干旱的黄河水资源调配技术水平。     

综合干旱指数研究进展

干旱时空演变过程复杂,影响因素众多,单一的干旱指数往往难以反映干旱的多类型和多尺度特征,融合多源信息构建综合干旱指数是干旱监测的重要发展趋势.系统回顾了综合干旱指数的研究进展,总结了3种常用的综合干旱指数构建方法:权重组合、多变量联合分布和机器学习方法,分析了这几类综合干旱指数的优势与不足;详细介绍了综合干旱指数在美国...     

基于多源信息挖掘的干旱预警分析模式探讨

从信息挖掘角度,探讨利用多源信息准确判断干旱预警等级及信号的方法,构建了基于多源信息挖掘的干旱预警模式,利用旱情监测信息建立干旱预警指标体系。从当前旱情严重程度、干旱发展趋势和潜在旱灾损失三个方面,采用逐层递进组合方法分析干旱预警指标,由此来确定干旱预警等级及信息。根据科学性、全面性和可操作性原则建立的干旱预警模式,综合考虑了旱情情势和变化,以及可能面临的旱灾损失,为干旱预警等级和信号的准确确定提供了有效的工具和手段。     

旱情预警关键技术问题的探讨

旱灾是我国主要的自然灾害之一。近年,我国干旱灾害发生频繁,对经济社会造成的影响不断加剧。加强旱情监测,提高旱情综合评判能力,探索旱情预警方法等,显得十分必要和紧迫。目前,我国旱情监测工作相对薄弱,旱情预测预报起步较晚,旱情预警尚处于研究和探索阶段。结合吉林省旱情预警模型研究的有关成果,探讨预警指标、预测模型、预警综合指数等主要技术问题的创建思路,为旱情预警系统研究提供借鉴和参考。     

全球变化背景下特大干旱综合应对研究框架

全球变化背景下特大干旱综合应对研究是国家重大实践需求和科技前沿课题。大范围、长历时、高强度特大干旱具有“点面监测难协同、发展态势难预报、旱情程度难诊断、供需调控难兼顾”等防控难点。本研究提出特大干旱防控应对的三大关键科学问题，在“理论研究-技术开发-装备研制”的总体思路下，未来应以多技术融合为手段，在现有干旱防御技术体系基础上，进一步系统揭示特大干旱形成演变机理，创新特大干旱下供需双向调控机制，创建具有自主知识产权的特大干旱“监测预警-诊断评估-调控应对”成套理论技术体系和系统装备，在特大干旱全景监测、精确预报、精准诊断和智慧调控方面实现技术突破，更好地支撑干旱预报、预警、预演、预案“四预”措施推进和落实，为我国特大干旱应对实践提供科技支撑。     

基于风险管理的干旱防灾减灾计划

为了增进干旱管理的科学性、系统性,总结干旱的定义、特性及管理理念;评述干旱风险管理的实践手段,即从干旱监测、旱灾风险分析和防灾减灾对策措施3方面构建干旱防灾减灾计划。归纳干旱监测的对象、方法,旱灾风险的含义及评估方法,防灾减灾对策措施的内容及组织形式。基于国内外干旱防灾减灾计划的现状和发展趋势,指出其存在系统性不足、针对性差等问题。     

基于干旱过程模拟的旱情综合评估方法应用研究

在对国内外干旱评估方法研究进行综述的基础上,指出干旱起因是降水偏少,但发展成灾,则有一个缓慢渐进过程,它不仅取决于降水、气温等气象条件,还与地形、土壤、作物等因素密切相关。考虑到旱灾的成因是多条件的,旱灾的影响和体现也是多方面的,只有结合干旱发展的各阶段,才能全面地认识和评估旱情。利用基于分布式水文模拟的干旱模型,在完整模拟干旱发生发展和结束过程的基础上,整合多种旱情指标,提出能反映干旱发展过程主要特征的旱情综合评估方法体系,并以长江上游川渝地区2006年严重干旱事件为例,开展了应用示例研究。     

滦河流域气象干旱向水文干旱传播特征及风险分析

干旱是一种复杂的自然灾害,气象干旱可能导致水文干旱等灾害,严重影响社会经济发展。探明气象干旱向水文干旱传播的特征及规律,可为减小干旱损失、保障流域供水用水安全提供技术支持。本文基于滦河山区1960—2017年的气象水文数据,应用游程原理识别气象水文干旱事件,甄别二者间的传播特征,并借助Copula模型评估气象干旱向水文干旱的风险和干旱传播的临界关系。结果表明：（1）在1960—2017年期间,与气象干旱事件相比,水文干旱事件具有频率低、历时长、峰值低的特点;（2）滦河地区气象干旱和水文干旱传播关系以单场气象干旱向单场水文干旱传播为主;（3）气象干旱向水文干旱的传播存在明显的滞后效应,从上游至下游地区干旱滞后时间依次增长;（4）Gumbel Copula函数能够更准确地评估该流域干旱传播风险,结果显示上游地区发生干旱传播的风险低于下游地区,上、下游地区气象干旱发展成水文干旱的临界历时分别为0.93个月和1.26个月,临界峰值强度分别为0.66和0.44。本研究可为评价不同干旱事件间的传播与演变关系,构建流域干旱风险评价模型提供新思路。