湖北省干旱分區(qū)及各區(qū)易旱類型研究

吳鳳燕，關(guān)洪林

（湖北省水利水電科學研究院，430070，武漢）

湖北省干旱分區(qū)及各區(qū)易旱類型研究

吳鳳燕，關(guān)洪林

（湖北省水利水電科學研究院，430070，武漢）

基于湖北省77個氣象站和45個水文站長系列逐日資料，分析了湖北省年降雨量、年蒸發(fā)量、年干燥度、年徑流量C v值等空間分布規(guī)律，并以此為依據(jù)對湖北省干旱分區(qū)進行修正。通過研究各季干燥度的空間分布規(guī)律，分析各類型干旱的空間分布規(guī)律，得到各干旱分區(qū)的干旱特征，為湖北省防旱抗旱提供科學依據(jù)。

干旱分區(qū)；氣象水文；干燥度；時空分布

湖北省介于北緯 29°05′～33°20′和東經(jīng) 108°21′～116°07′之間， 東西、南北跨度均較大，全省各地地形、氣候、土壤等自然地理條件差異較大，同時其社會狀況、經(jīng)濟狀況、水資源條件、水利工程狀況、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、作物品種和栽培技術(shù)水平等也不盡相同。為降低因自然地理上的差異產(chǎn)生的復雜性，緩解水文氣象要素的空間變異性，使提出的防旱和抗旱措施更加具有可行性和可操作性，對干旱進行分區(qū)研究非常必要。當前沿用的干旱分區(qū)，基本符合湖北省干旱實際狀況，但除本身存在一些不合理的地方外，經(jīng)歷經(jīng)濟社會的發(fā)展變化后，也產(chǎn)生一些不相適應的地方。因此，有必要對歷史干旱分區(qū)進行適當修正。干旱分區(qū)應考慮地形、氣候、土壤、水資源條件、水利工程現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)等因素，遵循如下原則：①氣候、地形等自然地理條件基本一致或相似；②氣象水文規(guī)律基本一致，或存在明顯的同步性；③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、種植結(jié)構(gòu)等基本一致；④水資源條件及抗旱措施等基本相同；⑤考慮行政區(qū)劃、流域水系及已有水利設(shè)施的完整性；⑥考慮已有農(nóng)業(yè)區(qū)劃、水資源區(qū)劃、水功能區(qū)劃等區(qū)劃及其他相關(guān)成果。為使干旱分區(qū)更加具有科學依據(jù)，同時考慮到干旱的最主要原因是缺水，而氣象水文規(guī)律對水資源的時空分布規(guī)律影響較大，本文將通過計算分析氣象水文的時空分布規(guī)律，結(jié)合其他因素進行湖北省干旱分區(qū)。

一、干旱分區(qū)研究

降雨和蒸發(fā)是對干旱影響最大的兩大氣象要素，干燥度作為降雨和蒸發(fā)的比值反映了兩者對干旱的綜合影響，而某站的徑流量更是綜合響應了氣象、下墊面和人類活動等對產(chǎn)匯流有影響的因素。因此，分析湖北省降雨、蒸發(fā)和干燥度、年徑流量的空間分布規(guī)律能為干旱分區(qū)提供一定的科學依據(jù)。本文用湖北省77個氣象站和45個水文站建站至2007年的逐日降雨、蒸發(fā)和流量資料來分析氣象和水文要素的地區(qū)規(guī)律，為干旱分區(qū)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.年降雨量的空間分布規(guī)律分析

湖北省年降雨量由北向南逐漸增長，呈緯向分布，年降雨量的最高值是最低值的2.15倍。年降雨量低于900mm的地區(qū)，分布于鄂北和鄂西北地區(qū)，如鄖西、鄖縣、竹山、房縣、老河口、棗陽、襄陽等；而年降雨量大于1500mm的地區(qū)，分布于鄂東南和鄂西南，如咸寧市和鶴峰、咸豐等地。

2.年蒸發(fā)量的空間分布規(guī)律分析

與年降雨量的空間分布相反，年蒸發(fā)量基本由北向南逐漸減小，但除恩施州外，變化幅度不大，最高值為最低值的1.75倍，除去恩施州，最高值是最低值的1.44倍，鄂西南的來鳳最低為945mm，鄂中的荊門最高為1654mm。

圖1 湖北省干旱分區(qū)圖

3.年干燥度的空間分布規(guī)律分析

年干燥度由北向南逐漸減小，最低值出現(xiàn)在鄂西南的鶴峰，最高值出現(xiàn)在鄂西北的鄖縣和丹江口地區(qū)，此外鄂北崗地的棗陽、鄂中的荊門等地干燥度較高；最高值是最低值的3.33倍?？傮w上鄂西南和鄂東南的干燥度較小，鄂西北、鄂北和鄂中荊鐘等地的干燥度較大，除鄂中荊鐘等地出現(xiàn)異常現(xiàn)象外，干燥度基本呈緯向分布。

4.年徑流量的空間分布規(guī)律分析

由于各站控制面積不等，因此分析年徑流量的絕對值不具有實際意義，但分析與年徑流量絕對值無關(guān)的變差系數(shù)C v能反映該站年徑流量年際變化程度。變差系數(shù)越小，年際變化越小，說明水源條件越穩(wěn)定；同時變差系數(shù)的空間分布規(guī)律在某種程度上也能反映水文規(guī)律。對45站的計算結(jié)果表明：變差系數(shù)介于0.2～0.6之間，以漢江、員水、寰水、聶水、倒水、舉水、巴水、浠水等水系的上游最大，這些水系上游處在鄂西北、鄂北崗地和鄂東北地區(qū)，最低值出現(xiàn)在鄂西南的恩施、來鳳等地。此外，同一河流不同站點的變差系數(shù)相近，如漢江從襄陽至仙桃，變差系數(shù)僅相差0.02。通過分析各站年徑流量的線性相關(guān)系數(shù)可知水文規(guī)律具有流域性，同水系、同流域站點線性相關(guān)系數(shù)可達0.9以上，甚至接近1。

5.干旱分區(qū)

根據(jù)以上分析，結(jié)合其他因素，所得干旱分區(qū)見圖1。本文將把原來的江漢平原和鄂東沿江平原拆成江漢平原區(qū)和鄂東沿江平原區(qū)兩個干旱分區(qū)，使7個干旱分區(qū)變成8個干旱分區(qū)；將原來鄂中丘陵區(qū)的隨州和廣水劃入鄂北崗地；將原江漢平原和鄂東沿江平原區(qū)的英山劃入鄂東北山丘區(qū)。

二、各分區(qū)干旱特征分析

由于干燥度較好地反映了氣象干旱，下面以各季干燥度為基礎(chǔ)，通過分析各季干燥度的空間分布規(guī)律來分析各類型干旱的空間分布規(guī)律。各季干燥度的等值線圖均顯示鄂西北、鄂北和荊鐘等地的干燥度較高，而鄂西南和鄂東南的干燥度較低。冬、春兩季的干燥度等值線圖與年干燥度等值線圖相似，總體上呈緯向分布，由南向北遞增；但夏、秋兩季的干燥度等值線圖與其他季節(jié)和年干燥度等值線圖之間存在較大差異，總體表現(xiàn)出等值線與緯度之間的夾角增大，部分區(qū)域等值線呈徑向分布，且由西向東遞增。

春季，鄂西北、鄂北及荊鐘等地干燥度值是鄂東南、鄂西南等地的2.5～3倍，鄂東北山丘區(qū)的干燥度值是鄂東南、鄂西南等地的1.5～2.5倍。因此，從氣象干旱角度，春旱的分布是北多南少。其中鄂西北、鄂北發(fā)生春旱的頻率最高，其次是鄂中的荊鐘等地，鄂東南和鄂西南等地發(fā)生春旱的頻率最低。全省大范圍春旱年有1988、1997、2000年，此外 1961、1971、1977、1978、1979、1981、1986、1992、1994、1996、1999、2001、2002、2004年等春旱大部分都發(fā)生在鄂西北、鄂北、鄂中丘陵等地。

夏季，除鄂西南干燥度值低于1.0外，大部分地區(qū)都介于1.4～2.0之間，各區(qū)差別不大。但山丘區(qū)和崗地的抗旱能力比平原區(qū)強，因此，在干燥度相同的情況下，平原區(qū)實際發(fā)生干旱的可能性更大。因此，鄂西南發(fā)生夏旱的頻率最低、鄂東南次之。平原區(qū)發(fā)生的頻率和災害損失略高于山丘區(qū)和崗地。夏旱（包括伏旱）是湖北省發(fā)生頻率最高的干旱類型，覆蓋范圍通常較大， 如 1959、1966、1971、1972、1978、1988、1992、2000、2001、2006年等年份大部分地區(qū)發(fā)生夏旱，而江漢平原和鄂東沿江平原等地短期伏旱幾乎年年發(fā)生。

秋季，全省除鄂西南干燥度值低于1.2外，其他大部分地區(qū)的干燥度介于1.6～2.4之間，最高值出現(xiàn)在鄂東北山丘區(qū)。 其中 30.5°N 以北、110.7°E以東及鄂西北等地的干燥度都在2.0以上。因此，同等其他條件下，鄂東北發(fā)生秋旱的頻率較高，其次是鄂西北、鄂北、荊鐘、江漢平原等地、鄂西南發(fā)生秋旱頻率最低。湖北省純粹的秋旱比較少見，多以伏秋連旱的形式發(fā)生 。 1966、1974、1976、1978、1990、1992、1997、2000、2001年全 省大部分地區(qū)發(fā)生秋旱或伏秋連旱，1986、1994、1996、1998、2004年等 秋旱大部分發(fā)生在鄂東北、江漢平原中北部等地。

冬季，鄂西北、鄂北及荊鐘等地的干燥度值是鄂東南、鄂西南的3.5～5.5倍，鄂東北山丘區(qū)的干燥度值是鄂東南、鄂西南的2～3倍。因此，從氣象干旱角度，鄂西北、鄂北及鄂中的荊鐘等地發(fā)生冬旱的頻率最高，鄂東北山丘區(qū)次之，鄂西南、鄂東南頻率最低。冬旱多以秋冬連旱的形式出現(xiàn)，如 1973、1979、1988、1991、1998年等，以北部受旱或受重災為主。

綜上，鄂西北山丘區(qū)、鄂北崗地是春旱的頻發(fā)區(qū)，與春旱相連的春夏、春夏秋連旱也通常會覆蓋此處；鄂中丘陵地區(qū)是湖北省南北氣候的分水嶺，同時也是地形地貌的過渡地帶，是各種類型干旱的頻發(fā)區(qū)；鄂東北山丘區(qū)是秋旱、伏秋連旱的頻發(fā)區(qū)；江漢平原和鄂東沿江平原是夏旱和伏旱的頻發(fā)區(qū)，其次是伏秋連旱；鄂東南山丘區(qū)以發(fā)生秋旱為主，其次為夏旱；鄂西南山丘區(qū)由于降雨量大而蒸發(fā)量少，較少發(fā)生干旱，除非碰到氣候異常年份。

三、結(jié) 語

由于干旱的最主要原因是缺水，而氣象水文規(guī)律對水資源的時空分布規(guī)律影響較大，因而該規(guī)律能為干旱分區(qū)提供科學依據(jù)。本文通過計算湖北省77個氣象站的年降雨量、年蒸發(fā)量、年干燥度和45個水文站的年徑流量C v值及線性相關(guān)系數(shù)分析了湖北省氣象水文的空間分布規(guī)律，年降雨量、年蒸發(fā)量、年干燥度等的空間分布都表現(xiàn)出鄂西北、鄂北等地易缺水，鄂中等地次之，鄂西南、鄂東南等地最不易缺水，而年徑流量具有流域性規(guī)律。以此規(guī)律為基礎(chǔ)，結(jié)合其他因素對湖北省干旱分區(qū)進行了調(diào)整：將原來鄂中丘陵區(qū)的隨州和廣水劃入鄂北崗地，將原江漢平原和鄂東沿江平原區(qū)的英山劃入鄂東北山丘區(qū)，將原來的江漢平原和鄂東沿江平原拆成江漢平原區(qū)和鄂東沿江平原區(qū)兩個干旱分區(qū)。

由于干燥度是氣象干旱的兩大主要因素降雨和蒸發(fā)綜合作用的結(jié)果，因此其時空分布規(guī)律對湖北省氣象干旱的分布規(guī)律具有一定的指導意義。本文計算了77個站點各季干燥度，分析結(jié)果表明：湖北省春旱和冬旱北多南少，而夏旱和秋旱東多西少。因此，鄂西北山丘區(qū)、鄂北崗地是春旱、春夏、春夏秋連旱的頻發(fā)區(qū)，鄂中丘陵地區(qū)是各季干旱的頻發(fā)區(qū)，鄂東北山丘區(qū)是秋旱、伏秋連旱的頻發(fā)區(qū)；江漢平原和鄂東沿江平原是夏旱和伏旱的頻發(fā)區(qū)，其次是伏秋連旱；鄂東南山丘區(qū)以發(fā)生秋旱為主，其次為夏旱；鄂西南山丘區(qū)由于降雨量大而蒸發(fā)量少，較少發(fā)生干旱，除非碰到氣候異常年份。

[1]湖北省水利廳，等.湖北水利大事記[M].武漢：長江出版社，2006.

[2]湖北省水利廳，等.湖北省抗旱指導手冊[M].武漢：湖北科學技術(shù)出版社，2003.

[3]敖立萬，吳強，等.湖北省干旱發(fā)生規(guī)律與對策研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2003（1）.

[4]劉敏，李書睿，倪國裕.湖北省農(nóng)業(yè)干旱的指標和時空分布特征[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報，1994，13（6）.

責任編輯 韋鳳年

Study on the droughtdi vision and drought types of each division in Hubei Province

Wu Fengyan,Guan Honglin

Since meteorological and hydrological rulesare important to guide drought division,based on long series-daily data of 77 weather stations and 45 hydrological stations,spatial distribution rules of annual rainfall,annual evaporation,annual aridity and Cv value of annual runoff are analyzed,and then drought division of the province is rectified.Through studying on spatial distribution of quarter aridity, the spatial distribution of drought types of each division is acquired.

drought division；meteorological and hydrological；aridity；distribution

國家教委博士點基金項目資助（20100141110061）。

P429

B

1000-1123（2011）11-0033-03

2011-03-02

吳鳳燕，高級工程師，主要從事水資源配置研究與水文水力計算工作。