基于广义水平衡演化的区域干旱评价技术

任务来源：

技术领域：防灾减灾

技术来源：国家计划。该技术作为项目“气候变化对区域水资源与旱涝的影响及风险应对关键技术”的创新性成果之一，获得了2018年国家科学技术进步二等奖1项；获发明专利1项，发明名称：一种内陆河三元结构的干旱评价系统（ZL201610787968.2）。

技术原理

干旱事件的本质是极端水循环过程，其演变机理与规律的识别需遵循水循环的基本原理；核心是干旱事件对社会经济系统和生态环境系统的影响，需综合考虑水循环系统、生态环境系统、社会经济系统与水利工程系统，将干旱情景下水资源赋存态势与区域需耗水规律相结合。基于上述原理，构建了基于广义水平衡演化的区域干旱评价技术。该技术既解决了气象干旱、水文干旱、农业干旱、生态干旱等干旱评价结论难以直接应用于多尺度干旱应对的“最后一公里”难题，也解决了不同区域间干旱事件评价“指标不一、等级标准不同、结论不可比”的难题。

技术特色

（1）以“自然-人工”二元水循环理论为指导，以水资源系统为对象，突破了以单一要素、单一过程为对象的传统评价模式，明晰了干旱时段区域水资源供需关系失衡特征及其演变；紧密围绕抗旱水源保障及调配需求，研制了极端情景下多水源-多用户水资源配置技术，创建了基于广义水平衡演化的区域干旱评价技术；融合“点”（站点、断面等）、“线”（河流）、“面”（湿地、农田、城市、区域等）、“体”（地表-土壤-地下立体水循环体系）等多要素对常态和极端水文过程的响应机理，提出了区域干旱评价的通用方程并制定了等级评价标准，在东辽河、白洋淀、渭河、滦河等实证研究中，表明该技术的评价结果要比SPI指数、Palmer指数和缺水率指标的评价更为客观、准确。（2）该技术揭示了近60年来黄淮海地区干旱演变规律。结果表明，20世纪60年代以来海河、黄河流域偏旱年出现的频次较高，整体处于偏干的阶段，已经出现了由干向湿转变的信号；而淮河流域的阶段性特征不明显，在空间上，旱灾高发区分布呈大分散、小集中的特点，且由海河流域、淮河流域向黄河流域转移，且旱灾范围逐渐增大。其中，旱灾高频区在春季位于海河南系，在夏季位于海河南系、淮河下游、陕甘地区，在秋季位于冀南、豫北、淮河流域下游，在冬季位于渭河流域、豫西地区。

技术指标

基于技术原理构建的基于广义水平衡演化的区域干旱评价技术，具体计算步骤如下：水资源系统概化；计算水资源异常指标；构建干旱评价通用方程；确定干旱等级标准，将干旱划分为5个等级（极端干旱、严重干旱、中度干旱、轻度干旱、无旱），针对不同土地利用类型、不同流域根据实际情况使用不同的阈值。评价技术提出的区域干旱评价的通用方程并制定了等级标准，实证研究表明该技术的评价结果要比同类技术的评价更为客观、准确。该技术作为成果“气候变化对旱涝灾害的影响及风险评估技术”的创新性成果之一，在水利部国际合作与科技司组织的鉴定中，专家一致认为“建立了气候变化背景下区域旱涝事件评价理论与方法”“在我国以黄淮海为重点的区域得到了广泛应用”“在理论与方法上取得了重大进展”“成果整体达到国际领先水平”。

应用范围及前景

适用于雨养区、灌区、河湖湿地等典型类型区，内陆河干旱区、喀斯特地区等气候地貌区，流域和区域整体的干旱评价。案例1：黄河勘测规划设计有限公司认为该技术从水资源系统的角度构建了干旱评价通用方程及等级标准，对指导实践具有重要的价值，已应用于黄河流域旱情监测与水资源调配技术研究与应用中，流域干旱风险显著降低，为区域抗旱、防灾减灾、保障经济社会及人民群众财产安全提供了科技支撑。案例2：河北省水利厅认为该技术从系统观点出发，结合了引江、引黄等不同类型水资源配置单元在干旱情景下水平衡及供需特性，对指导实践具有重要的价值。构建的基于广义水平衡演化的区域干旱事件评价的通用指标和方法，已应用于改进和完善河北省的抗旱规划，优化了河北省中南部地区的水资源配置，取得了显著的社会经济效益。案例3：宁夏回族自治区水利厅认为该技术原创特色显著，具有重要的应用价值和显著的推广应用前景。在宁夏回族自治区水资源配置规划、水资源保护规划、水中长期发展规划、高效节水灌溉规划等重大规划中，借鉴了本技术的评价结果。案例4：呼和浩特市水利勘测设计院认为该技术对指导业务工作具有重要的价值，已应用于呼和浩特市水务发展“十三五”规划等重要规划中，为区域抗旱、防灾减灾、保障经济社会及人民群众财产安全提供了重要的科技支撑。案例5：应用于内陆河干旱区的干旱评价。构建了适用于内陆河干旱区“高山-荒漠-绿洲”三元结构的干旱评价系统，并应用于阿克苏河流域。对比分析五个绿洲区20世纪80年代、90年代和2000—2009年三个时段内轻旱及以上旱情和中旱及以上旱情发生频率的变化，表明该技术评价结果与实际一致。案例6：应用于喀斯特地区的干旱评价。喀斯特地区供水侧兼顾了根区可被植物利用的有效降水及水利工程供水；需水侧考虑农业、生态、工业和生活需水。以贵州省为例，该技术的评价结果比气象干旱（SPI指标）和水文干旱（SRI指标）评价结果更接近实际情况。

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