基于分布式水文模拟的干旱发展过程分析及旱情评估方法

近年来我国干旱灾害严重，除抗旱基础条件差以外，对干旱发展规律认识不足和预报不准确，也是不利因素。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、作物和水源等因素密切相关。.为了阐明干旱发展演变过程，本项目将以长江上游地区为例，依据典型流域历史干旱资料、气象水文观测数据及下垫面地理信息，从降水-蒸发-产汇流等水文循环角度,构建基于分布式水文模拟的干旱预报模型，模拟降水偏少条件下的干旱发展过程，并运用多情景比较、遥感监测、主成因和空间分析等手段，识别干旱特征变量及其临界值，确定干旱程度及持续时间与降水量、气温条件、土壤类型、土地利用方式和地表径流等多种因素之间的量化关系，揭示干旱发展的时空演变规律及控制性主导因子,从而提出能反映干旱发展主要特征的动态指标体系及旱情综合评估方法。.研究成果可为干旱评估和预报提供新的理论基础和模型方法。

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、作物和水源等因素密切相关。为了阐明干旱发展演变过程，本项目将以长江上游地区为例，依据典型流域历史干旱资料、气象水文观测数据及下垫面地理信息，从降水-蒸发-产汇流等水文循环角度，构建基于分布式水文模拟的干旱预报模型，模拟降水偏少条件下的干旱发展过程。在分布式模拟的基础上，一是针对干旱发展过程的各个水文环节，构建以降水、蒸发、土壤水分、地表产流和河道径流等关键要素表征的干旱动态指标体系；二是从降雨蒸发径流的水文循环角度，构建旱情综合评估模型方法。主要研究成果：.（1）因季风气候特有的不稳定性，长江流域降水时空差异较大，近50年来旱涝灾害频繁，大致存在6~8年的干旱或洪涝周期。自2000年开始，长江流域转为干旱频发期，2004、2006和2008年流域内相继发生了严重干旱，旱灾损失严重且局部旱灾损失甚至大于洪灾。.（2）本文将基于物理性（或称机理性）的分布式水文模型应用于旱情评估，能够从流域水文循环过程，获悉流域内水的存在形式、分布状态和变化过程，可为旱情评估和预测提供全面的气象水文要素信息。.（3）本研究提出的基于分布式水文过程模拟的干旱推演预报模型GBHM-PDSI，一方面继承原PDSI模式的优点，能够综合反映水分亏缺量和持续时间因子对干旱程度的影响，描述干旱程度以及干旱发生、发展直至结束的全过程；另一方面由于引入分布式水文模拟结果来取代原两层简化土壤模型来计算水量平衡各分量，不仅能够准确地计算各水文分量，而且能够充分体现下垫面条件，如土壤、土地利用类型和植被，在时间和流域空间上的变化。.（4）本研究提出的旱情动态评估体系及其方法，是从干旱发展的渐进过程，在分布式水文模拟结果上，利用各种气象水文要素，来评估旱情的严重程度。在干旱发生初期，可以采用降水距平或干湿度等气象干旱指标，来评价降水偏少或高温无雨现象，为气象部门提供初期预警参考；随着干旱进一步发展，可以采用地表或河道径流距平等水文干旱指标，来评价地表水资源量短缺程度，为水利部门提供详细的水情信息；进而，可以采用土壤墒情等农业干旱指标，来评价农作物受旱程度，为农业部门灌溉减灾提供田间指导。还可从系统全面角度，采用PDSI指标来综合评估旱情的发生发展演变过程。