灌區(qū)干旱特征及旱情預(yù)測分析研究

閆鵬羽

(山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 汾西 030000)

1 灌區(qū)歷史干旱特征分析

涇惠渠灌區(qū)位于我國渭河流域中下游地區(qū)，旱災(zāi)在眾多自然災(zāi)害中，頻率最高，范圍最廣，影響最大[1]，渭河流域近50a間的干旱年份時間分布結(jié)果見表1。

表1 渭河中下游干旱年份時間分布表

從代際發(fā)展角度分析，干旱發(fā)生頻率逐年增多，同一年份多季節(jié)出現(xiàn)次數(shù)顯著上升，且表現(xiàn)出明顯加重的特點(diǎn)。

2 氣象干旱特征

結(jié)合涇陽水文站1951-2001年共50a的逐月降水資料，運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行空間差補(bǔ)計算[2]，求得該灌區(qū)2000-2010年的面降水量，和時間段內(nèi)的水文氣象監(jiān)測資料進(jìn)行對比，結(jié)果見圖1。

由圖可知，涇陽站監(jiān)測和灌區(qū)面降水量大致相等，變化規(guī)律基本一致。在2000年7月—11月間差值較大，分析原因是人工數(shù)據(jù)采集有誤所致。

2.1 降水豐枯變化分析

降水豐枯統(tǒng)計結(jié)合灌區(qū)1961-2010年的降水頻率結(jié)果[3]，見表1。從多年降雨豐枯參數(shù)分析，灌區(qū)豐水年發(fā)生頻率小于枯水年，故該區(qū)域的氣象干早具有較高概率。

表2 灌區(qū)降雨豐枯統(tǒng)計結(jié)果

灌區(qū)降水量豐枯變化過程見圖2。由圖可知，灌區(qū)降水量逐年下降，周期表現(xiàn)為由枯變豐再變枯，年際間連續(xù)性較好，升降過程歷時均較長。1987-2001年降水總量顯著減少，2002年后表現(xiàn)為緩慢上升。

2.2 連多連少年發(fā)生概率

采用游程分析法計算灌區(qū)連續(xù)少、多水概率[4]，結(jié)果圖3及表3所示。

表3 灌區(qū)連續(xù)多水年和少水年游程分析

從圖表可知，灌區(qū)少水期持續(xù)2-3a概率>4-5a，單獨(dú)多水年概率大于單獨(dú)少水年，二者概率均大于連續(xù)年。

2.3 氣象干旱強(qiáng)度分析

灌區(qū)最長及2-3a連續(xù)枯水年的干旱強(qiáng)度見表4。結(jié)果表明灌區(qū)連續(xù)少水2-3a頻率最高，干旱特征最強(qiáng)。

表4 灌區(qū)2-3a氣象干旱強(qiáng)度

3 水文干旱特征

3.1 徑流豐枯變化分析

張家山站歷年徑流水文參數(shù)見表5。頻率分布表明徑流量少水大于多水，逐年下降的變化趨勢。

表5 張家山站歷年徑流水文統(tǒng)計參數(shù)

續(xù)表5 張家山站歷年徑流水文統(tǒng)計參數(shù)

張家山徑流量差積曲線見圖4。從圖得知，主要變異點(diǎn)為1970、1998年，區(qū)間穩(wěn)定變化，前后均出現(xiàn)徑流量下降，連枯概率較大。

3.2 連多連少年發(fā)生概率

涇河連續(xù)多水、平水和少水的概率結(jié)果如圖5所示。

由上圖知，多水、平水、少水頻率為67%、64%、43%，連續(xù)3、4、5a的少水年概率最高，從年際分布分析灌區(qū)連續(xù)少水年的干旱概率最大。

4 區(qū)域干燥指數(shù)

依據(jù)灌區(qū)水文氣象和降水量數(shù)據(jù)，采取Penman-Monteith公式[5]求得潛在蒸散發(fā)量和干燥指數(shù)，其序列變化過程如圖6所示。

干燥指數(shù)AI年際間波動范圍大，非參數(shù)Mann-Kendall趨勢線AI值1.19，置信水平0-0.05的臨界值為1.96。多數(shù)年份的AI值在1.5上下浮動，呈現(xiàn)出逐年增大，表明灌區(qū)中長期為半干旱狀態(tài)，在2001年出現(xiàn)峰值，干旱最嚴(yán)重，需采取措施緩解干旱現(xiàn)狀。

5 結(jié) 論

基于灌區(qū)歷史水文氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析灌區(qū)多年降水和徑流量的豐枯特征，得出氣象干旱和水文干旱結(jié)果，根據(jù)區(qū)域干燥指數(shù)分析氣候變化趨勢。結(jié)果表明灌區(qū)干旱強(qiáng)度高，降水連續(xù)但少水概率大，半干旱狀態(tài)仍長期存在，涇河來水的科學(xué)調(diào)度和灌區(qū)的節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)大力推廣實(shí)施。