1、水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院合肥工業(yè)大學(xué)合肥工業(yè)大學(xué) 2012年年2月月初步報(bào)告初步報(bào)告匯匯 報(bào)報(bào) 提提 綱綱一、研究背景一、研究背景一、研究背景一、研究背景（一）研究目的與意義（一）研究目的與意義 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（

2、二）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 一、研究背景一、研究背景（三）研究目標(biāo)與工作內(nèi)容（三）研究目標(biāo)與工作內(nèi)容 一、研究背景一、研究背景（三）研究目標(biāo)與工作內(nèi)容（三）研究目標(biāo)與工作內(nèi)容 一、研究背景一、研究背景經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)資料社會(huì)資料自然地理資料自然地理資料水文氣象資料水文氣象資料旱情旱災(zāi)資料旱情旱災(zāi)資料干旱指標(biāo)選擇和干旱特征變量提?。ㄓ纬汤碚摚└珊抵笜?biāo)選擇和干旱特征變量提取（游程理論）干旱歷時(shí)干旱歷時(shí)干旱烈度干旱烈度基于基于copula函數(shù)函數(shù)的單個(gè)干旱指標(biāo)的干旱頻率分析的單個(gè)干旱指標(biāo)的干旱頻率分析多個(gè)干旱指多個(gè)干旱指標(biāo)的干旱頻標(biāo)的干旱頻率分析率分析基于小區(qū)域干旱頻率分基于小區(qū)域干旱頻率分析結(jié)果的大區(qū)域干旱重

3、析結(jié)果的大區(qū)域干旱重現(xiàn)期計(jì)算現(xiàn)期計(jì)算頻率分析計(jì)算結(jié)果頻率分析計(jì)算結(jié)果與區(qū)域?qū)嶋H旱情和與區(qū)域?qū)嶋H旱情和災(zāi)情的對(duì)比分析災(zāi)情的對(duì)比分析歷史旱情信息歷史旱情信息干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論與應(yīng)用研究的技術(shù)路線圖干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論與應(yīng)用研究的技術(shù)路線圖二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 （一）干旱發(fā)生頻率的概念分析（一）干旱發(fā)生頻率的概念分析（二）干旱過(guò)程識(shí)別理論（二）干旱過(guò)程識(shí)別理論 （三）基于（三）基于copula的干旱頻率分析理論的干旱頻率分析理論 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 （一）干旱發(fā)生頻率的概念分析（一）干旱發(fā)生頻率的概念

4、分析 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 （一）干旱發(fā)生頻率的概念分析（一）干旱發(fā)生頻率的概念分析 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 理論依據(jù)：理論依據(jù)：在給定閾值下運(yùn)用游程理論從干旱指標(biāo)過(guò)程中識(shí)別干旱特征在給定閾值下運(yùn)用游程理論從干旱指標(biāo)過(guò)程中識(shí)別干旱特征干旱歷時(shí)干旱歷時(shí)是指一次干旱過(guò)程開始到結(jié)束的時(shí)間是指一次干旱過(guò)程開始到結(jié)束的時(shí)間；干旱烈度；干旱烈度是指閾值指標(biāo)與是指閾值指標(biāo)與干旱指標(biāo)之差的累積和

5、干旱指標(biāo)之差的累積和難點(diǎn)：難點(diǎn)：指標(biāo)閾值、干旱特征變量的確定，特征變量的樣本滿足頻率分析的指標(biāo)閾值、干旱特征變量的確定，特征變量的樣本滿足頻率分析的基本假設(shè)和樣本容量的要求基本假設(shè)和樣本容量的要求 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 干旱歷時(shí)干旱歷時(shí)D和干旱烈度和干旱烈度S一般可分別用指數(shù)分布和一般可分別用指數(shù)分布和GammaGamma分分布描述布描述當(dāng)直接用當(dāng)直接用樣本樣本數(shù)據(jù)估計(jì)各參數(shù)來(lái)確定特征變量的分布時(shí)，數(shù)據(jù)估計(jì)各參數(shù)來(lái)確定特征變量的分布時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)不符合實(shí)際的情況，造成計(jì)算結(jié)果的不合理往

6、往會(huì)出現(xiàn)不符合實(shí)際的情況，造成計(jì)算結(jié)果的不合理在基于在基于樣本樣本數(shù)據(jù)估計(jì)分布函數(shù)參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)適線法進(jìn)數(shù)據(jù)估計(jì)分布函數(shù)參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)適線法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的調(diào)整行參數(shù)估計(jì)的調(diào)整/()1edDFd10( ) e()ssSsFsds二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 相關(guān)性結(jié)構(gòu)相關(guān)性結(jié)構(gòu) Copula函數(shù)函數(shù)C 干旱歷時(shí)和干旱烈干旱歷時(shí)和干旱烈度聯(lián)合分布度聯(lián)合分布 干旱烈度邊際干旱烈度邊際分布分布干旱歷時(shí)邊際干旱歷時(shí)邊際分布分布 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 1/,( , )( , ) exp ( ln )( ln ) DSFd

7、sCuvuv 1/,( , )( , )(1)D SFd sC u vuv,1(e1)(e1)(,)(,)ln 1(e1)uvDSFdsCuv 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 ( )0.44( )0.12om iP in211( )( ) ncoiR M S EPiPin二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 ,( )( )( , )1( )( )( , )aDSD SE LE LT d sP DdSsFdF sFd s二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 根據(jù)研究區(qū)域干旱的類型、成因特點(diǎn)，以及降水量、蒸發(fā)

8、量、根據(jù)研究區(qū)域干旱的類型、成因特點(diǎn)，以及降水量、蒸發(fā)量、徑流量、土壤含水量、地下水等干旱指標(biāo)影響研究區(qū)域干旱的徑流量、土壤含水量、地下水等干旱指標(biāo)影響研究區(qū)域干旱的重要性以及專家咨詢等信息，確定降水量和蒸發(fā)量、徑流量、重要性以及專家咨詢等信息，確定降水量和蒸發(fā)量、徑流量、土壤含水量等干旱指標(biāo)的權(quán)重土壤含水量等干旱指標(biāo)的權(quán)重用這些干旱指標(biāo)的干旱頻率分析的重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果和這些干旱用這些干旱指標(biāo)的干旱頻率分析的重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果和這些干旱指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)和，得到基于多個(gè)干旱指標(biāo)的研究區(qū)域干指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)和，得到基于多個(gè)干旱指標(biāo)的研究區(qū)域干旱頻率分析的干旱合成重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果旱頻率分析的干旱合成重現(xiàn)

9、期計(jì)算結(jié)果二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 綜合分析綜合分析專家咨詢專家咨詢干旱類型及干旱類型及成因特點(diǎn)成因特點(diǎn)單個(gè)干旱單個(gè)干旱指標(biāo)頻率指標(biāo)頻率分析結(jié)果分析結(jié)果Copula多個(gè)干旱多個(gè)干旱指標(biāo)頻率指標(biāo)頻率分析結(jié)果分析結(jié)果降水量降水量蒸發(fā)量蒸發(fā)量徑流量徑流量土壤含水量土壤含水量 根據(jù)各小區(qū)域（如縣）的面積、人口、根據(jù)各小區(qū)域（如縣）的面積、人口、GDPGDP、政治社會(huì)影響等指標(biāo)、政治社會(huì)影響等指標(biāo)以及專家咨詢等信息，確定各小區(qū)域的權(quán)重以及專家咨詢等信息，確定各小區(qū)域的權(quán)重用這些小區(qū)域的干旱合成重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果和這些小區(qū)域的權(quán)重進(jìn)用這些小區(qū)域的干旱合成重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果和

10、這些小區(qū)域的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)和，得到大區(qū)域（如?。┑母珊稻C合重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果行加權(quán)和，得到大區(qū)域（如省）的干旱綜合重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果根據(jù)各級(jí)區(qū)域的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域的抗旱管理根據(jù)各級(jí)區(qū)域的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域的抗旱管理二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 專家咨詢專家咨詢子區(qū)域：面積、人子區(qū)域：面積、人口、口、GDP、政治社、政治社會(huì)影響等會(huì)影響等子區(qū)域權(quán)重子區(qū)域權(quán)重子區(qū)域干旱事子區(qū)域干旱事件重現(xiàn)期件重現(xiàn)期子區(qū)域：降水量、子區(qū)域：降水量、蒸發(fā)量、徑流量、蒸發(fā)量、徑流量、土壤含水量、地下土壤含水量、地下水埋深等水埋深等Copula理論理論大區(qū)域干旱大區(qū)

11、域干旱綜合重現(xiàn)期綜合重現(xiàn)期 二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 南方水文干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如湖北邵陽(yáng)、江西鄱陽(yáng)湖）的南方水文干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如湖北邵陽(yáng)、江西鄱陽(yáng)湖）的降水量和蒸發(fā)量、徑流量資料系列降水量和蒸發(fā)量、徑流量資料系列中部農(nóng)業(yè)干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如安徽）的降水量和蒸發(fā)量、中部農(nóng)業(yè)干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如安徽）的降水量和蒸發(fā)量、土壤含水量、地下水資料系列土壤含水量、地下水資料系列北方氣象干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如遼寧）的降水量和蒸發(fā)量資北方氣象干旱試點(diǎn)區(qū)域（例如遼寧）的降水量和蒸發(fā)量資料系列料系列二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究二、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論研究 三、干旱發(fā)生頻率

12、及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水量的干旱頻率分析 （六）基于干旱綜合（六）基于干旱綜合Z Z指數(shù)的干旱頻率分析指數(shù)的干旱頻率分析 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 兩個(gè)典型研究區(qū)域兩個(gè)典型研究區(qū)

13、域 邵陽(yáng)市是中國(guó)南方山地丘陵地區(qū)，屬于湖南省邵陽(yáng)市是中國(guó)南方山地丘陵地區(qū)，屬于湖南省“衡邵干旱走廊衡邵干旱走廊”的一部分，由于邵陽(yáng)地區(qū)降雨時(shí)空分布不均，干旱災(zāi)害頻繁的一部分，由于邵陽(yáng)地區(qū)降雨時(shí)空分布不均，干旱災(zāi)害頻繁 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 兩個(gè)典型研究區(qū)域兩個(gè)典型研究區(qū)域 淮北平原位于安徽省北部，主要包括界首、臨泉、太和、阜南、阜淮北平原位于安徽省北部，主要包括界首、臨泉、太和、阜南、阜陽(yáng)、亳州、渦陽(yáng)、利辛、蒙城、淮北、濉溪（包括淮北）、宿州、碭陽(yáng)、亳州、渦陽(yáng)、利辛、蒙城、淮北、濉溪（包括淮北）、宿州、碭山、蕭縣、靈璧和泗縣等山、蕭縣、靈

14、璧和泗縣等15個(gè)市縣。由于地處我國(guó)南北氣候的過(guò)渡帶，個(gè)市縣。由于地處我國(guó)南北氣候的過(guò)渡帶，此區(qū)域內(nèi)的降水量年際變化大、年內(nèi)分配不均，每年旱澇災(zāi)害頻發(fā)此區(qū)域內(nèi)的降水量年際變化大、年內(nèi)分配不均，每年旱澇災(zāi)害頻發(fā)宿州濉溪亳州蒙城靈璧渦陽(yáng)利辛阜南蕭縣泗縣太和臨泉阜陽(yáng)碭山界首降水量距平百分率反映的是一段時(shí)期內(nèi)的降水量與常年同期降水量距平百分率反映的是一段時(shí)期內(nèi)的降水量與常年同期平均降水量之間的關(guān)系，其表示為平均降水量之間的關(guān)系，其表示為三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 () /1 0 0 %aP

15、PPP根據(jù)邵陽(yáng)市根據(jù)邵陽(yáng)市15個(gè)雨量站的逐月降水資料，采用降水量距平百分率個(gè)雨量站的逐月降水資料，采用降水量距平百分率法對(duì)氣象干旱過(guò)程進(jìn)行識(shí)別，依據(jù)法對(duì)氣象干旱過(guò)程進(jìn)行識(shí)別，依據(jù)氣象干旱等級(jí)氣象干旱等級(jí)確定干旱指確定干旱指標(biāo)閾值分別為標(biāo)閾值分別為R0取取0，R1取取- -30%，R2取取- -40%，下表為相應(yīng)的氣，下表為相應(yīng)的氣象干旱統(tǒng)計(jì)結(jié)果象干旱統(tǒng)計(jì)結(jié)果三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 邵陽(yáng)市各雨量站干旱特征計(jì)算結(jié)果邵陽(yáng)市各雨量站干旱特征計(jì)算結(jié)果站點(diǎn)站點(diǎn)干旱次干旱次數(shù)數(shù)干旱間隔干旱

16、間隔均值均值(月月)干旱歷時(shí)均干旱歷時(shí)均值值(月月)干旱烈度均干旱烈度均值值(mm)歷時(shí)最歷時(shí)最大值大值(月月)烈度最大值烈度最大值(mm)干旱歷時(shí)與烈度干旱歷時(shí)與烈度的的Kendall相關(guān)系相關(guān)系數(shù)數(shù)黃橋黃橋916.202.0148.028244.010.54高沙高沙876.431.9451.278268.720.45邵東邵東787.172.0951.858185.270.45諸甲亭諸甲亭806.992.1048.878189.840.53茅坪茅坪936.021.7548.135195.580.46羅家廟羅家廟906.221.9047.499219.330.54白毛坪白毛坪866.561.8

17、147.355132.670.41武岡武岡866.501.8549.0110208.280.49新寧新寧876.431.8353.039276.240.45小沙江小沙江806.991.9053.477209.360.49大河灘大河灘886.361.8951.969186.050.48回龍寺回龍寺916.151.7845.109216.820.47六都寨六都寨906.221.9251.926216.410.49黨坪黨坪975.771.7847.056180.470.42三門江三門江836.742.0747.959212.660.45三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理

18、論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 上表的邵陽(yáng)市各雨量站干旱特征計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：上表的邵陽(yáng)市各雨量站干旱特征計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：各站干旱歷時(shí)、干旱烈度均值及其各站干旱歷時(shí)、干旱烈度均值及其Kendall相關(guān)系數(shù)較為接近，說(shuō)明各站的相關(guān)系數(shù)較為接近，說(shuō)明各站的干旱平均水平大體相當(dāng)干旱平均水平大體相當(dāng)黨坪站干旱次數(shù)最多，而邵東站干旱次數(shù)最少，兩者相差黨坪站干旱次數(shù)最多，而邵東站干旱次數(shù)最少，兩者相差19次次各站的干旱歷時(shí)、烈度最大值有較大差異。茅坪站、白茅坪站的歷時(shí)最大值各站的干旱歷時(shí)、烈度最大值有較大差異。茅坪站、白茅坪站的歷時(shí)最大值僅為僅為5個(gè)月，而武岡站的

19、歷時(shí)最大值長(zhǎng)達(dá)個(gè)月，而武岡站的歷時(shí)最大值長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月；新寧站的烈度最大值為個(gè)月；新寧站的烈度最大值為276.24mm，而白茅坪站的烈度最大值僅為，而白茅坪站的烈度最大值僅為132.67mm可見，各站的干旱特征具有顯著的空間差異性，研究它們之間的關(guān)系對(duì)區(qū)域可見，各站的干旱特征具有顯著的空間差異性，研究它們之間的關(guān)系對(duì)區(qū)域干旱頻率分析具有重要意義干旱頻率分析具有重要意義 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 通過(guò)適線法確定各站中單個(gè)干旱特征變量的分布曲線，根據(jù)通過(guò)適線法確定各站中單個(gè)干旱特征變

20、量的分布曲線，根據(jù)Copula函數(shù)的估計(jì)函數(shù)的估計(jì)參數(shù)，選用參數(shù)，選用Gumbel-Hougaard（GH） Copula函數(shù)對(duì)邵陽(yáng)市各雨量站典型干旱函數(shù)對(duì)邵陽(yáng)市各雨量站典型干旱年份的重現(xiàn)期進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見下表：年份的重現(xiàn)期進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見下表：站名站名1956重現(xiàn)期重現(xiàn)期/a1960重現(xiàn)期重現(xiàn)期/a1963重現(xiàn)期重現(xiàn)期/a1985重現(xiàn)期重現(xiàn)期/a1998重現(xiàn)期重現(xiàn)期/a黃橋黃橋11.936.7866.173.1852.56高沙高沙23.022.0883.9621.9252.28邵東邵東15.3241.762.6919.4566.17諸甲亭諸甲亭10.987.105.866.5059.62茅坪

21、茅坪31.8252.722.9924.0123.63羅家廟羅家廟12.618.8225.596.0068.22白毛坪白毛坪18.512.555.893.1845.23武岡武岡21.532.5645.702.7362.61新寧新寧2.371.8548.823.7787.40小沙江小沙江1.543.3231.332.8013.80大河灘大河灘6.496.636.8816.007.06回龍寺回龍寺1.911.7447.509.0375.97六都寨六都寨8.6717.669.8210.1116.04黨坪黨坪5.021.5911.628.3823.12三門江三門江12.639.8951.504.7882

22、.63三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 上表的邵陽(yáng)市各雨量站典型干旱年份的重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：上表的邵陽(yáng)市各雨量站典型干旱年份的重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：1963、1998年邵陽(yáng)市受旱嚴(yán)重，個(gè)別站點(diǎn)的干旱重現(xiàn)期超過(guò)了年邵陽(yáng)市受旱嚴(yán)重，個(gè)別站點(diǎn)的干旱重現(xiàn)期超過(guò)了80年一年一遇遇對(duì)于同一年份，區(qū)域內(nèi)各站干旱程度差異顯著。例如：對(duì)于同一年份，區(qū)域內(nèi)各站干旱程度差異顯著。例如：1963年，干旱年，干旱嚴(yán)重區(qū)主要集中在邵陽(yáng)市中部，西部和東部的干旱程度則相對(duì)較輕；而嚴(yán)重區(qū)主要集中在邵陽(yáng)市中部，西部和東部

23、的干旱程度則相對(duì)較輕；而1998年，邵陽(yáng)市大部分地區(qū)干旱嚴(yán)重，南部各站的干旱重現(xiàn)期普遍高于年，邵陽(yáng)市大部分地區(qū)干旱嚴(yán)重，南部各站的干旱重現(xiàn)期普遍高于北部的小沙江、六都寨和大河灘站北部的小沙江、六都寨和大河灘站1963(a)、1998(b)年邵陽(yáng)市干旱重現(xiàn)期空間分布特征 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 為了更好地反映區(qū)域內(nèi)各站在平均干旱水平下的干旱程度，由各站的干旱歷時(shí)為了更好地反映區(qū)域內(nèi)各站在平均干旱水平下的干旱程度，由各站的干旱歷時(shí)均值、干旱烈度均值得干旱重現(xiàn)期，見下圖，結(jié)果表明：

24、均值、干旱烈度均值得干旱重現(xiàn)期，見下圖，結(jié)果表明：邵陽(yáng)市南部的平均干旱程度相對(duì)較重邵陽(yáng)市南部的平均干旱程度相對(duì)較重邵陽(yáng)市邵陽(yáng)市中部和東北部相對(duì)較輕中部和東北部相對(duì)較輕上述干旱空間特征分析結(jié)果可為區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理提供有效的科學(xué)依據(jù)上述干旱空間特征分析結(jié)果可為區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理提供有效的科學(xué)依據(jù) 平均干旱水平下的邵陽(yáng)市干旱重現(xiàn)期空間分布特征 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析（一）基于降水指標(biāo)的干旱頻率分析 取羅家廟站取羅家廟站19562002年的降水量距平百分率樣本資料系列直接進(jìn)行頻率分析，見下年的降水量距平百分率

25、樣本資料系列直接進(jìn)行頻率分析，見下圖和下表，可見：基于圖和下表，可見：基于Copula的干旱歷時(shí)干旱烈度多變量頻率分析的計(jì)算結(jié)果較合理，的干旱歷時(shí)干旱烈度多變量頻率分析的計(jì)算結(jié)果較合理，降水量距平百分率單變量頻率分析的結(jié)果顯然不合理。例如：邵陽(yáng)市降水量距平百分率單變量頻率分析的結(jié)果顯然不合理。例如：邵陽(yáng)市1998年干旱程度年干旱程度顯然明顯比顯然明顯比1963年嚴(yán)重，年降水量不能表達(dá)因各月降水量分布不均而導(dǎo)致的干旱現(xiàn)象，年嚴(yán)重，年降水量不能表達(dá)因各月降水量分布不均而導(dǎo)致的干旱現(xiàn)象，無(wú)法識(shí)別干旱過(guò)程的起止時(shí)間，也無(wú)法用以判別干旱現(xiàn)象發(fā)生的重現(xiàn)期無(wú)法識(shí)別干旱過(guò)程的起止時(shí)間，也無(wú)法用以判別干旱現(xiàn)象發(fā)

26、生的重現(xiàn)期羅家廟站年降水量距平百分率指標(biāo)下不同頻率分析方法的典型干旱年份的重現(xiàn)期羅家廟站年降水量距平百分率指標(biāo)下不同頻率分析方法的典型干旱年份的重現(xiàn)期 年份年份干旱歷時(shí)干旱烈度多變量頻率分析干旱歷時(shí)干旱烈度多變量頻率分析/a降水量距平百分率單變量頻率分析降水量距平百分率單變量頻率分析/a年降水量年降水量/mm195612.612.361182.719608.824.241092.5196325.59111.11917.419856.005.631062.5199868.226.501049.3羅家廟站年降水量頻率曲線 P/E指數(shù)考慮了降水量指數(shù)考慮了降水量P與蒸發(fā)量與蒸發(fā)量E的比值，的比值，K

27、指數(shù)反映的是降水量相對(duì)變指數(shù)反映的是降水量相對(duì)變率與蒸發(fā)量相對(duì)變率之間的關(guān)系：率與蒸發(fā)量相對(duì)變率之間的關(guān)系：三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析 根據(jù)根據(jù)氣象干旱等級(jí)氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及干旱分類相關(guān)研究標(biāo)準(zhǔn)及干旱分類相關(guān)研究:當(dāng)以降水量距平百分率當(dāng)以降水量距平百分率Pa為干旱指標(biāo)時(shí)，本專題選用單月距平百分率為為干旱指標(biāo)時(shí)，本專題選用單月距平百分率為- -30%和和 - -40%時(shí)所對(duì)應(yīng)的降水量分別作為閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的降水量分別作為閾值R1、R2，而，而R0為月同期平均降為月同期平均

28、降水量水量當(dāng)以當(dāng)以K指數(shù)為干旱指標(biāo)時(shí)，將所有指數(shù)為干旱指標(biāo)時(shí)，將所有K指數(shù)序列中（從小到大進(jìn)行排序）百分位指數(shù)序列中（從小到大進(jìn)行排序）百分位數(shù)為數(shù)為50%、35%和和25%時(shí)所對(duì)應(yīng)的指數(shù)值作為閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的指數(shù)值作為閾值R0、R1和和R2當(dāng)以當(dāng)以P/E指數(shù)為干旱指標(biāo)時(shí)，將單月指數(shù)序列中（從小到大進(jìn)行排序）百分指數(shù)為干旱指標(biāo)時(shí)，將單月指數(shù)序列中（從小到大進(jìn)行排序）百分位數(shù)為位數(shù)為50%、35%和和25%和時(shí)所對(duì)應(yīng)的指數(shù)值作為閾值和時(shí)所對(duì)應(yīng)的指數(shù)值作為閾值R0、R1和和R2 EPK/根據(jù)邵陽(yáng)市羅家廟站根據(jù)邵陽(yáng)市羅家廟站19562002年的月降水量、月蒸發(fā)量，得年的月降水量、月蒸發(fā)量，得Pa指數(shù)、

29、指數(shù)、 K指數(shù)和指數(shù)和P/E指數(shù)。用干旱過(guò)程識(shí)別方法，確定在指數(shù)。用干旱過(guò)程識(shí)別方法，確定在Pa指數(shù)、指數(shù)、K指數(shù)和指數(shù)和P/E指數(shù)指數(shù)下的干旱次數(shù)及干旱特征變量，見下表下圖下的干旱次數(shù)及干旱特征變量，見下表下圖 ：三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析 干旱指數(shù)干旱指數(shù)干旱次數(shù)干旱次數(shù)干旱間隔均值干旱間隔均值(月月)干旱歷時(shí)均值干旱歷時(shí)均值(月月)干旱歷時(shí)最大值干旱歷時(shí)最大值(月月)干旱歷時(shí)與烈度的干旱歷時(shí)與烈度的Kendall相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)Pa906.221.9090.54

30、K876.482.0380.59P/E876.482.0390.51不同干旱指數(shù)下各年份的干旱月數(shù)不同干旱指數(shù)下各年份的干旱月數(shù) 由上表和上圖可知：由上表和上圖可知：在在47年共年共564個(gè)月中，以個(gè)月中，以Pa指數(shù)、指數(shù)、K指數(shù)和指數(shù)和P/E指數(shù)為干旱指標(biāo)識(shí)別得到指數(shù)為干旱指標(biāo)識(shí)別得到的干旱月數(shù)分別為的干旱月數(shù)分別為171、177和和177，且，且3種指數(shù)下的干旱次數(shù)、干旱歷時(shí)均種指數(shù)下的干旱次數(shù)、干旱歷時(shí)均值和干旱歷時(shí)最大值都較為接近值和干旱歷時(shí)最大值都較為接近有有483個(gè)月為在個(gè)月為在3種指數(shù)下具有相同的識(shí)別結(jié)果（同為干旱或無(wú)旱），一種指數(shù)下具有相同的識(shí)別結(jié)果（同為干旱或無(wú)旱），一致性率

31、達(dá)致性率達(dá)85.64%Pa指數(shù)與指數(shù)與K指數(shù)、指數(shù)、K指數(shù)與指數(shù)與P/E指數(shù)、指數(shù)、Pa指數(shù)與指數(shù)與P/E指數(shù)的識(shí)別一致性率指數(shù)的識(shí)別一致性率分別為分別為90.07%、89.36%、91.84%可見，可見，3種干旱指數(shù)對(duì)研究區(qū)域的干旱指示程度具有較高的一致性，綜種干旱指數(shù)對(duì)研究區(qū)域的干旱指示程度具有較高的一致性，綜合考慮三者的干旱頻率分析結(jié)果，可增強(qiáng)區(qū)域干旱頻率分析的合理性和可合考慮三者的干旱頻率分析結(jié)果，可增強(qiáng)區(qū)域干旱頻率分析的合理性和可靠性靠性 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱

32、頻率分析 3種干旱指數(shù)在不同干旱歷時(shí)和干旱烈度時(shí)的干旱重現(xiàn)期估計(jì)種干旱指數(shù)在不同干旱歷時(shí)和干旱烈度時(shí)的干旱重現(xiàn)期估計(jì)見下圖和下表，見下圖和下表，在干旱歷時(shí)分別為在干旱歷時(shí)分別為2個(gè)月、個(gè)月、3個(gè)月和個(gè)月和4個(gè)月的平均干旱水平下，個(gè)月的平均干旱水平下，K指數(shù)和指數(shù)和P/E指指數(shù)的相應(yīng)于烈度均值的干旱重現(xiàn)期的計(jì)算結(jié)果相對(duì)接近，數(shù)的相應(yīng)于烈度均值的干旱重現(xiàn)期的計(jì)算結(jié)果相對(duì)接近，Pa指數(shù)的相應(yīng)結(jié)果指數(shù)的相應(yīng)結(jié)果略微偏大略微偏大三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析 Pa指數(shù) K指數(shù) P/

33、E指數(shù) 干旱歷時(shí)干旱歷時(shí)(月月)Pa指數(shù)指數(shù)K指數(shù)指數(shù)P/E指數(shù)指數(shù)烈度均值烈度均值重現(xiàn)期重現(xiàn)期/年年烈度均值烈度均值重現(xiàn)期重現(xiàn)期/年年烈度均值烈度均值重現(xiàn)期重現(xiàn)期/年年245.962.760.602.130.932.46384.484.971.184.481.904.894119.168.751.467.542.317.78以以3種指數(shù)為干旱指標(biāo)計(jì)算了羅家廟站典型干旱年份的重現(xiàn)期，見下表。由種指數(shù)為干旱指標(biāo)計(jì)算了羅家廟站典型干旱年份的重現(xiàn)期，見下表。由該表可知：該表可知：3種指數(shù)對(duì)種指數(shù)對(duì)1956、1960、1985和和1998年的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果相近年的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果相近，其中，其中

34、，1956年的干旱重現(xiàn)期超過(guò)了年的干旱重現(xiàn)期超過(guò)了10 a，而，而1998年超過(guò)了年超過(guò)了60 a，干旱程度十分嚴(yán)重，干旱程度十分嚴(yán)重對(duì)于對(duì)于1963年，年，K指數(shù)和指數(shù)和P/E指數(shù)的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果相近，而指數(shù)的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果相近，而Pa指數(shù)相指數(shù)相對(duì)偏小。對(duì)偏小。通過(guò)綜合比較可知，通過(guò)綜合比較可知，K指數(shù)和指數(shù)和P/E指數(shù)具有相對(duì)一致的干旱頻率分指數(shù)具有相對(duì)一致的干旱頻率分析結(jié)果，由于它們包含了降水量和蒸發(fā)量?jī)蓚€(gè)方面的信息，可進(jìn)一步提高析結(jié)果，由于它們包含了降水量和蒸發(fā)量?jī)蓚€(gè)方面的信息，可進(jìn)一步提高區(qū)域干旱區(qū)域干旱頻率分析的可靠性頻率分析的可靠性 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研

35、究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析（二）基于降水和蒸發(fā)指標(biāo)的干旱頻率分析 年份年份干旱重現(xiàn)期干旱重現(xiàn)期/年年P(guān)aKP/E195612.6114.0110.3019608.826.756.39196325.5936.8140.8919856.005.857.70199868.2264.7965.26根據(jù)根據(jù)19562002年邵陽(yáng)市茅坪站逐月徑流資料，對(duì)該區(qū)域水文干旱頻率進(jìn)行年邵陽(yáng)市茅坪站逐月徑流資料，對(duì)該區(qū)域水文干旱頻率進(jìn)行分析研究。選取徑流量距平百分率法（記為分析研究。選取徑流量距平百分率法（記為A識(shí)別法）和徑流量累積頻率法識(shí)別法）和徑流量累積頻率

36、法（記為（記為B識(shí)別法）兩種閾值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別水文干旱過(guò)程：識(shí)別法）兩種閾值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別水文干旱過(guò)程：根據(jù)根據(jù)水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)，選取閾值中的標(biāo)準(zhǔn)，選取閾值R0為單月同期平均徑流量，為單月同期平均徑流量，而將單月徑流量距平百分率為而將單月徑流量距平百分率為- -20%和和- -40%時(shí)所對(duì)應(yīng)的徑流量分別作為閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的徑流量分別作為閾值R1、R2 徑流量序列一般認(rèn)為服從徑流量序列一般認(rèn)為服從P-型曲線。對(duì)于多年同一月份的徑流量序列，型曲線。對(duì)于多年同一月份的徑流量序列，當(dāng)確定當(dāng)確定p后即可得后即可得xp。在徑流量頻率分析的基礎(chǔ)上，本專題選用徑流量的閾。在徑流量頻率分析的基礎(chǔ)上

37、，本專題選用徑流量的閾值為值為R0 = x55%，R1 = x65%，R2 = x70% 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 A識(shí)別法和識(shí)別法和B識(shí)別法的干旱特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果識(shí)別法的干旱特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 閾閾值值方方法法干旱干旱次數(shù)次數(shù)干旱間干旱間隔均值隔均值(月月)干旱歷干旱歷時(shí)均值時(shí)均值(月月)干旱烈度干旱烈度均值均值(m3/s)月月干旱歷時(shí)干旱歷時(shí)最

38、大值最大值(月月)干旱烈度最干旱烈度最大值大值(m3/s)月月干旱歷時(shí)與烈干旱歷時(shí)與烈度的度的Kendall相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)A717.893.9444.6213217.710.67B698.102.7022.4113139.790.52由上表可知：由上表可知： 在在A、B兩種閾值標(biāo)準(zhǔn)下的干旱次數(shù)、干旱間隔平均值及兩種閾值標(biāo)準(zhǔn)下的干旱次數(shù)、干旱間隔平均值及Kendall相關(guān)相關(guān)系數(shù)都較為接近，都出現(xiàn)了最大歷時(shí)達(dá)系數(shù)都較為接近，都出現(xiàn)了最大歷時(shí)達(dá)13個(gè)月的干旱事件個(gè)月的干旱事件 A中平均干旱歷時(shí)、干旱烈度和干旱烈度最大值，均大于中平均干旱歷時(shí)、干旱烈度和干旱烈度最大值，均大于B的相應(yīng)值。的相應(yīng)值。

39、可見，在不同閾值標(biāo)準(zhǔn)下的水文干旱特性具有一定的差異性，而合理確可見，在不同閾值標(biāo)準(zhǔn)下的水文干旱特性具有一定的差異性，而合理確定干旱發(fā)生閾值是區(qū)域水文干旱頻率研究的關(guān)鍵點(diǎn)定干旱發(fā)生閾值是區(qū)域水文干旱頻率研究的關(guān)鍵點(diǎn) 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 005.1005.1G HC o p u la 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng) 驗(yàn) 聯(lián) 合 概 率005.1005.1C la y to nC o p u la 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng) 驗(yàn) 聯(lián) 合 概 率005.1005.1F ra n kC o

40、 p u la 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng) 驗(yàn) 聯(lián) 合 概 率005.1005.1GH Copula 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng)驗(yàn)聯(lián)合概率005.1005.1Clayton Copula 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng)驗(yàn)聯(lián)合概率005.1005.1Frank Copula 理 論 聯(lián) 合 概 率經(jīng)驗(yàn)聯(lián)合概率三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 Copula函數(shù)函數(shù)A識(shí)別法識(shí)別法B識(shí)別法識(shí)別法適線前適線前適線后適線后適線前適線前適線后適線后Gumbel-Hougaard（GH）0.05090.0512

41、0.07720.0723Clayton0.05710.06810.08000.0890Frank0.04930.05620.07360.0809由上表可知：由上表可知： A中適線調(diào)整前后的中適線調(diào)整前后的Copula擬合最小誤差分別為擬合最小誤差分別為0.0493、0.0512，而，而B中中適線調(diào)整前的適線調(diào)整前的Copula擬合最小誤差為擬合最小誤差為0.0736，調(diào)整后為，調(diào)整后為0.0723?？梢娊?jīng)適?？梢娊?jīng)適線調(diào)整前后的線調(diào)整前后的Copula函數(shù)擬合效果相當(dāng)，說(shuō)明適線調(diào)整干旱特征變量的分函數(shù)擬合效果相當(dāng)，說(shuō)明適線調(diào)整干旱特征變量的分布曲線保證了布曲線保證了Copula函數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性

42、函數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性 3種種Copula函數(shù)都能較好反映干旱歷時(shí)與干旱烈度間的相關(guān)關(guān)系，其中函數(shù)都能較好反映干旱歷時(shí)與干旱烈度間的相關(guān)關(guān)系，其中GH及及Frank Copula函數(shù)擬合效果相對(duì)更優(yōu)函數(shù)擬合效果相對(duì)更優(yōu)三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析（三）基于徑流指標(biāo)的干旱頻率分析 根據(jù)根據(jù)Copula函數(shù)的估計(jì)參數(shù)，選用函數(shù)的估計(jì)參數(shù)，選用Gumbel-Hougaard (GH) Copula函數(shù)，分函數(shù)，分別對(duì)別對(duì)A、B識(shí)別方法中各年份的干旱重現(xiàn)期進(jìn)行求解，見下圖和下表：識(shí)別方法中各年份的干旱重現(xiàn)期進(jìn)行求解，見下圖和下

43、表： 2種閾值標(biāo)準(zhǔn)下的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果大體上接近，基本能反映受旱嚴(yán)重種閾值標(biāo)準(zhǔn)下的干旱重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)果大體上接近，基本能反映受旱嚴(yán)重年份的干旱特征年份的干旱特征 1963、1985年的干旱重現(xiàn)期都超過(guò)了年的干旱重現(xiàn)期都超過(guò)了40 a，受旱十分嚴(yán)重，屬特旱，受旱十分嚴(yán)重，屬特旱 年份（年）年份（年）實(shí)際受旱率（實(shí)際受旱率（%）干旱重現(xiàn)期（干旱重現(xiàn)期（a）A識(shí)別法識(shí)別法B識(shí)別法識(shí)別法195633.279.2512.13196029.056.657.61196338.0845.0745.17198548.3448.7449.50199827.1116.5813.82選擇淮北平原最北部的碭山縣作為研究

44、區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有周寨、葦子園、李選擇淮北平原最北部的碭山縣作為研究區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有周寨、葦子園、李莊等共莊等共1111處地下水埋深觀測(cè)點(diǎn)處地下水埋深觀測(cè)點(diǎn)三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 自自19751975年以來(lái)，每年以來(lái)，每5d5d觀測(cè)觀測(cè)1 1次、每月觀測(cè)次、每月觀測(cè)6 6次地下水埋深，取次地下水埋深，取6 6次均值作為該月次均值

45、作為該月得平均地下水埋深，取得平均地下水埋深，取1111處觀測(cè)點(diǎn)的地下水埋深平均值作為研究區(qū)域地下水處觀測(cè)點(diǎn)的地下水埋深平均值作為研究區(qū)域地下水埋深。埋深。1111處觀測(cè)點(diǎn)，大多自處觀測(cè)點(diǎn)，大多自19751975年開始觀測(cè)（個(gè)別站點(diǎn)觀測(cè)年份稍遲于年開始觀測(cè)（個(gè)別站點(diǎn)觀測(cè)年份稍遲于19751975年，極年，極少數(shù)站點(diǎn)存在部分缺測(cè)數(shù)據(jù)）。這里取少數(shù)站點(diǎn)存在部分缺測(cè)數(shù)據(jù)）。這里取1975-20071975-2007年觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，共年觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，共3333年，年，396396（33331212）個(gè)月份）個(gè)月份地下水平均埋深數(shù)據(jù)。記第地下水平均埋深數(shù)據(jù)。記第i年第年第j月地下水埋深為月地下水

46、埋深為hij（i = 133，j = 112）。）。 第第i（i = 1 n）年第）年第j（j = 1 12）月的地下水埋深的變化）月的地下水埋深的變化hi,j記為記為 ,1,1,1,12(111)(11;12)i ji ji jiihhjhhhinj三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 基于地下水埋深變化的干旱識(shí)別及干旱特征變量確定的示意圖：基于地下水埋深變化的干旱識(shí)別及干旱特征變量確定的示意圖：當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)趈月地下水埋深的變化值月地下水埋深的變化值hi,j大于大于R1j時(shí)，則初步判斷此

47、月為干旱，即圖中有時(shí)，則初步判斷此月為干旱，即圖中有a、b、c和和d共共4個(gè)干旱過(guò)程個(gè)干旱過(guò)程對(duì)于歷時(shí)只有對(duì)于歷時(shí)只有1個(gè)時(shí)段的干旱（如個(gè)時(shí)段的干旱（如a，d），若），若hi,j大于大于R2j（如（如a），則此月最終被），則此月最終被確定為確定為1次干旱過(guò)程，反之不計(jì)為干旱（如次干旱過(guò)程，反之不計(jì)為干旱（如d）對(duì)于間隔為對(duì)于間隔為1個(gè)時(shí)段的兩次相鄰干旱過(guò)程（如個(gè)時(shí)段的兩次相鄰干旱過(guò)程（如b，c），若間隔期的），若間隔期的hi,j大于大于R0j，則這兩次相鄰的干旱過(guò)程可被視為則這兩次相鄰的干旱過(guò)程可被視為1次干旱過(guò)程，合并后的干旱歷時(shí)次干旱過(guò)程，合并后的干旱歷時(shí)D = db + dc + 1，烈

48、度，烈度S = Sb + Sc，否則為，否則為2次獨(dú)立干旱過(guò)程次獨(dú)立干旱過(guò)程上圖中共有上圖中共有2次水文干旱過(guò)程，即次水文干旱過(guò)程，即a和和b + c 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 統(tǒng)計(jì)分析碭山縣統(tǒng)計(jì)分析碭山縣1990 2007年共年共18年的旱情資料，發(fā)生旱情年的旱情資料，發(fā)生旱情的月份為的月份為41個(gè)月，頻率約為個(gè)月，頻率約為19 %。因此：。因此：分別選取累積頻率為分別選取累積頻率為20 %和和25 %對(duì)應(yīng)的各月地下水埋深變對(duì)應(yīng)的各月地下水埋深變化值作為閾值化值作為閾值R

49、1j（j = 1 12，分別記為累積頻率，分別記為累積頻率20 %法和累法和累計(jì)頻率計(jì)頻率25 %，下同），下同）根據(jù)謝五三等對(duì)安徽省干旱指標(biāo)的研究成果，以累積頻率根據(jù)謝五三等對(duì)安徽省干旱指標(biāo)的研究成果，以累積頻率為為15 %和和30 %對(duì)應(yīng)的各月地下水埋深變化值作為閾值對(duì)應(yīng)的各月地下水埋深變化值作為閾值R2j和和R0j（j = 1 12） 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析 用上述識(shí)別方法得到的干旱歷時(shí)和烈度特征變量及其對(duì)應(yīng)的頻率和重現(xiàn)期用上述識(shí)別方法得到的干旱歷時(shí)和烈度特征變量及

50、其對(duì)應(yīng)的頻率和重現(xiàn)期 序序號(hào)號(hào)D(月月)S(m)T25%(年年)起始起始時(shí)間時(shí)間結(jié)束結(jié)束時(shí)間時(shí)間T20%(年年)起始起始時(shí)間時(shí)間結(jié)束結(jié)束時(shí)間時(shí)間120.557.71975.51975.68.61975.51975.6740.7334.91978.21978.530.71978.31978.41230.215.01983.61983.81940.5620.61989.81989.115.3/1.31989.89, 11113730.7731.22000.22000.437.62000.32000.43820.589.02001.42001.510.72001.42001.53920.081.92

51、001.82001.94520.162.02007.92007.103.32007.92007.10從上表可見，分別以累積頻率為從上表可見，分別以累積頻率為20%法和累積頻率法和累積頻率25%法，提取法，提取的干旱過(guò)程分別為的干旱過(guò)程分別為40次和次和45次，干旱總月數(shù)分別為次，干旱總月數(shù)分別為61和和86個(gè)月，個(gè)月，干旱發(fā)生頻次分別為干旱發(fā)生頻次分別為14.9%和和21.7%，與，與1990 2007年間旱情實(shí)際年間旱情實(shí)際發(fā)生頻次發(fā)生頻次19%接近接近 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （四）基于地下水指標(biāo)的干旱頻率分析（四）基于地下水指標(biāo)的干旱

52、頻率分析 據(jù)旱情統(tǒng)計(jì)，據(jù)旱情統(tǒng)計(jì)，1975 1994年間，安徽及淮北平原發(fā)生較大干旱年間，安徽及淮北平原發(fā)生較大干旱的年份分別為的年份分別為1976、1978、1985、1986、1987、1988、1989、1991和和1994年年據(jù)安徽省據(jù)安徽省淮委水利科學(xué)研究院對(duì)淮委水利科學(xué)研究院對(duì)1995 2007年碭山縣的旱情年碭山縣的旱情統(tǒng)計(jì)，其中統(tǒng)計(jì)，其中1995、1997、1998、1999、2000和和2001年發(fā)生較為嚴(yán)年發(fā)生較為嚴(yán)重的干旱重的干旱 由上述結(jié)果可知：由上述結(jié)果可知：1975 2007的干旱頻率計(jì)算結(jié)果的排序與實(shí)的干旱頻率計(jì)算結(jié)果的排序與實(shí)際旱情資料的排序很接近，說(shuō)明所計(jì)算的

53、聯(lián)合概率和重現(xiàn)期是合際旱情資料的排序很接近，說(shuō)明所計(jì)算的聯(lián)合概率和重現(xiàn)期是合理的理的三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水量的干旱頻率分析 以安徽淮北平原作為研究區(qū)域。根據(jù)資料條件，選擇宿州市宿縣閘土壤墑情以安徽淮北平原作為研究區(qū)域。根據(jù)資料條件，選擇宿州市宿縣閘土壤墑情觀測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象：觀測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象：該土壤墑情觀測(cè)站觀測(cè)的項(xiàng)目有該土壤墑情觀測(cè)站觀測(cè)的項(xiàng)目有050cm深度土壤含水率、地下水埋深、降深度土壤含水率、地下水埋深、降水量和水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，每旬第水量和水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，

54、每旬第1日觀測(cè)一次日觀測(cè)一次不同深度（不同深度（050cm，每隔，每隔10cm取土樣）土壤含水率和地下水埋深為每旬取土樣）土壤含水率和地下水埋深為每旬第第1日的日的8:00數(shù)據(jù)，降水量和蒸發(fā)量為旬總量數(shù)據(jù)，降水量和蒸發(fā)量為旬總量該站從該站從2002年開始觀測(cè)，至年開始觀測(cè)，至2010年，共有年，共有9年資料，資料中多數(shù)年份的年資料，資料中多數(shù)年份的1月、月、2月、月、11月中下旬和月中下旬和12月缺測(cè)。因此，采用每年的月缺測(cè)。因此，采用每年的3月上旬至月上旬至11月上旬的觀測(cè)月上旬的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為建立模型和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊罁?jù)，每年有數(shù)據(jù)作為建立模型和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊罁?jù)，每年有25（旬）個(gè)時(shí)段（旬）個(gè)時(shí)段

55、 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水量的干旱頻率分析 因僅有因僅有9年觀測(cè)資料（全國(guó)大多數(shù)測(cè)站資料均較短），長(zhǎng)度太短，不適于直接基于這年觀測(cè)資料（全國(guó)大多數(shù)測(cè)站資料均較短），長(zhǎng)度太短，不適于直接基于這些資料進(jìn)行土壤含水量的頻率統(tǒng)計(jì)分析，需對(duì)土壤含水量的資料進(jìn)行延長(zhǎng)。在具有降些資料進(jìn)行土壤含水量的頻率統(tǒng)計(jì)分析，需對(duì)土壤含水量的資料進(jìn)行延長(zhǎng)。在具有降水、氣壓、濕度、風(fēng)速、日照等常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)的水、氣壓、濕度、風(fēng)速、日照等常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)的“降水降水土壤水土壤水地

56、表水地表水地下水地下水”轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，采用區(qū)域水文模擬的方法，對(duì)土壤含水量進(jìn)行轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，采用區(qū)域水文模擬的方法，對(duì)土壤含水量進(jìn)行模擬計(jì)算，得到長(zhǎng)系列土壤含水量系列，是當(dāng)今一種可行的基于土壤含水量的干旱頻模擬計(jì)算，得到長(zhǎng)系列土壤含水量系列，是當(dāng)今一種可行的基于土壤含水量的干旱頻率分析途徑率分析途徑 經(jīng)氣象資料計(jì)算的旬水面蒸發(fā)經(jīng)氣象資料計(jì)算的旬水面蒸發(fā)量與實(shí)測(cè)旬水面蒸發(fā)量比較圖量與實(shí)測(cè)旬水面蒸發(fā)量比較圖 模擬和實(shí)測(cè)的地下水埋深模擬和實(shí)測(cè)的地下水埋深 模擬和實(shí)測(cè)的土壤含水量 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水

57、量的干旱頻率分析 基于以上模型，模擬了淮北平原基于以上模型，模擬了淮北平原19531953年以來(lái)的逐日地下水埋深和土壤含水量年以來(lái)的逐日地下水埋深和土壤含水量過(guò)程，見下圖：過(guò)程，見下圖：模擬的模擬的19532001年逐日地下水埋深年逐日地下水埋深 模擬的模擬的19532001年逐日土壤含水量年逐日土壤含水量 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水量的干旱頻率分析 受旱情和旱災(zāi)資料限制，現(xiàn)有受旱情和旱災(zāi)資料限制，現(xiàn)有1994年以后的旱情和旱災(zāi)資料，下圖為模擬的年以后的旱情和旱災(zāi)資料，下圖為模擬的1994年

58、后的逐日土壤含水量系列：年后的逐日土壤含水量系列： 由上圖可判別：由上圖可判別：1994、1995、1996、1999和和2001年均發(fā)生了較為嚴(yán)重的干旱，而宿州市旱情年均發(fā)生了較為嚴(yán)重的干旱，而宿州市旱情旱災(zāi)資料（旱災(zāi)資料（1994年年45、89月，月，1995年年24、911月，月，1996年年35、12月，月，1999年年12、4、79月，月，2000年年25月，月，2001年年35月、月、911月）也表明這些時(shí)間段月）也表明這些時(shí)間段發(fā)生了嚴(yán)重的干旱。這說(shuō)明模擬系列可以較為可靠地反映實(shí)際的干旱過(guò)程發(fā)生了嚴(yán)重的干旱。這說(shuō)明模擬系列可以較為可靠地反映實(shí)際的干旱過(guò)程基于土壤含水量的干旱頻率分

59、析：獲得干旱識(shí)別閾值和土壤含水量干旱指標(biāo)基于土壤含水量的干旱頻率分析：獲得干旱識(shí)別閾值和土壤含水量干旱指標(biāo)后，其頻率分析同降水量、地下水埋深的干旱頻率分析后，其頻率分析同降水量、地下水埋深的干旱頻率分析 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （五）基于土壤含水量的干旱頻率分析（五）基于土壤含水量的干旱頻率分析 在不考慮灌溉等區(qū)域抗旱能力措施條件下，基于模擬的土壤含在不考慮灌溉等區(qū)域抗旱能力措施條件下，基于模擬的土壤含水量分析可得某干旱過(guò)程的頻率（或重現(xiàn)期，如水量分析可得某干旱過(guò)程的頻率（或重現(xiàn)期，如20 a一遇）一遇）與該對(duì)應(yīng)時(shí)段的實(shí)際土壤含水量（灌溉等

60、區(qū)域抗旱能力措施影與該對(duì)應(yīng)時(shí)段的實(shí)際土壤含水量（灌溉等區(qū)域抗旱能力措施影響后）經(jīng)干旱頻率分析，可得相應(yīng)干旱過(guò)程的頻率（或重現(xiàn)期，響后）經(jīng)干旱頻率分析，可得相應(yīng)干旱過(guò)程的頻率（或重現(xiàn)期，如如10 a一遇）一遇）上述兩干旱過(guò)程的頻率之差，可作為區(qū)域抗旱能力的一種測(cè)度上述兩干旱過(guò)程的頻率之差，可作為區(qū)域抗旱能力的一種測(cè)度（干旱或重現(xiàn)期從（干旱或重現(xiàn)期從20 a一遇降為一遇降為10 a一遇）一遇） 三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究三、干旱發(fā)生頻率及重現(xiàn)期理論的應(yīng)用研究 （六）基于干旱（六）基于干旱綜合綜合Z指數(shù)的指數(shù)的干旱頻率分析干旱頻率分析 當(dāng)前已被廣泛運(yùn)用的降水當(dāng)前已被廣泛運(yùn)用的降水Z指數(shù)，