灌區干旱特征及旱情預測分析研究

閆鵬羽

(山西省水利水電工程建設監理有限公司，山西 汾西 030000)

1 灌區歷史干旱特征分析

涇惠渠灌區位于我國渭河流域中下游地區，旱災在眾多自然災害中，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果見表1。

表1 渭河中下游干旱年份時間分布表

從代際發展角度分析，干旱發生頻率逐年增多，同一年份多季節出現次數顯著上升，且表現出明顯加重的特點。

2 氣象干旱特征

結合涇陽水文站1951-2001年共50a的逐月降水資料，運用ArcGIS軟件進行空間差補計算[2]，求得該灌區2000-2010年的面降水量，和時間段內的水文氣象監測資料進行對比，結果見圖1。

由圖可知，涇陽站監測和灌區面降水量大致相等，變化規律基本一致。在2000年7月—11月間差值較大，分析原因是人工數據采集有誤所致。

2.1 降水豐枯變化分析

降水豐枯統計結合灌區1961-2010年的降水頻率結果[3]，見表1。從多年降雨豐枯參數分析，灌區豐水年發生頻率小于枯水年，故該區域的氣象干早具有較高概率。

表2 灌區降雨豐枯統計結果

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

2.2 連多連少年發生概率

采用游程分析法計算灌區連續少、多水概率[4]，結果圖3及表3所示。

表3 灌區連續多水年和少水年游程分析

從圖表可知，灌區少水期持續2-3a概率>4-5a，單獨多水年概率大于單獨少水年，二者概率均大于連續年。

2.3 氣象干旱強度分析

灌區最長及2-3a連續枯水年的干旱強度見表4。結果表明灌區連續少水2-3a頻率最高，干旱特征最強。

表4 灌區2-3a氣象干旱強度

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計參數

續表5 張家山站歷年徑流水文統計參數

張家山徑流量差積曲線見圖4。從圖得知，主要變異點為1970、1998年，區間穩定變化，前后均出現徑流量下降，連枯概率較大。

3.2 連多連少年發生概率

涇河連續多水、平水和少水的概率結果如圖5所示。

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

4 區域干燥指數

依據灌區水文氣象和降水量數據，采取Penman-Monteith公式[5]求得潛在蒸散發量和干燥指數，其序列變化過程如圖6所示。

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

5 結 論

基于灌區歷史水文氣象監測數據，統計分析灌區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果，根據區域干燥指數分析氣候變化趨勢。結果表明灌區干旱強度高，降水連續但少水概率大，半干旱狀態仍長期存在，涇河來水的科學調度和灌區的節水灌溉技術應大力推廣實施。