干旱与旱灾若干问题分析

2012年7月干旱与旱灾若干问题分析

周玉良合肥工业大学水利系Email：ZYL54600@163.com水利水电工程专业创新教育创新能力的内涵一、记忆力（迅速、长期记忆）二、注意力（心态宁静

）三、想象力（类比等）四、洞察力（发现规律）基础：知识的广与深

做法：持怀疑态度学习创新的实现一、创新能力的培养和知识的积累二、发现问题三、了解现状四、认识问题五、设计方案六、解决问题及新问题思考，完善七、成果表达（发明、软件、论文、报告）干旱与旱灾若干问题分析提纲一、干旱、旱灾与社会的关系二、干旱与旱灾的概念、内涵三、干旱与旱灾的影响因素四、干旱与旱灾发生机理、规律五、旱灾管理（创新成果的运用）

一、干旱、旱灾与社会的关系1、我国旱情旱灾发生背景2、新中国成立以来的旱情旱灾情势3、应对干旱我们面临的挑战和存在问题一、干旱、旱灾与社会的关系1、干旱是我国主要的自然灾害（问题很严重）

根据全国自然灾害损失统计,气象灾害损失占全部自然灾害损失的61%，而旱灾损失占气象灾害损失的55%，干旱已成为我国主要自然灾害之一

明朝的灭亡：励精图治的亡国之君

一、干旱、旱灾与社会的关系崇祯年间，一场中国历史上历时最长、范围最大的大旱突降中华大地。在干旱的肆虐下，天下苍生是如何艰难生存？除了饿死，还有别的出路吗？崇祯十四年之后，是连续四年的大旱。旱灾发生后，灾民们会四散逃荒，使得瘟疫也随之四处扩散，都城的瘟疫，随着它向外辐射的条条官道，把病菌传到帝国的四面八方。旱灾、瘟疫和战争同时出现的时候，这个社会就开始崩溃了2、新中国成立以来的旱情旱灾情势发生频次高，且呈增长趋势分布范围广，持续时间长，连年连季现象突出受旱率和成灾率逐年上升对经济社会发展和生态环境影响巨大

一、干旱、旱灾与社会的关系2、新中国成立以来的旱情旱灾情势发生频次高，且呈增长趋势

1950～2007年，全国发生严重、特大旱灾的年份为22年，发生频次为37.9%，其中1990～2007年间有9年，发生频次为50%，平均每2年全国就有一次，旱灾发生频次呈现明显增长趋势地区1950～2007分阶段频次变化1950～19891990～2007频次变化全国37.932.55017.5东北地区22.412.544.431.9黄淮海地区25.92038.918.9长江中下游地区-2华南地区西南地区10.37.516.69.1西北地区51.742.572.229.7一、干旱、旱灾与社会的关系2、新中国成立以来的旱情旱灾情势分布范围广，持续时间长，连年连季现象突出旱灾往往连片发生，甚至南北方同时受旱或先后受旱，同时还呈现出持续时间长，连季甚至连年干旱突出的情势。一、干旱、旱灾与社会的关系2、新中国成立以来的旱情旱灾情势受旱率和成灾率逐年上升随着灌溉面积不断扩大，农业用水的要求大幅提高，农业受旱范围扩大，农业受旱率、成灾率呈明显上升趋势一、干旱、旱灾与社会的关系2、新中国成立以来的旱情旱灾情势对经济社会发展和生态环境影响巨大农牧业生产和粮食安全受旱灾威胁严重，因旱粮食损失呈增加趋势全国1990-2008年平均因旱损失粮食约392亿公斤，年平均粮食损失率为8.2%2000年和2001年因旱粮食损失量达到历史最高，为591亿公斤和598亿公斤

一、干旱、旱灾与社会的关系2、新中国成立以来的旱情旱灾情势对经济社会发展和生态环境影响巨大农村因旱人畜临时饮水困难突出一、干旱、旱灾与社会的关系一、必要性与紧迫性2、新中国成立以来的旱情旱灾情势对经济社会发展和生态环境影响巨大旱灾经济损失不断增加，并加剧了部分地区的生态环境恶化，如加剧部分河道断流、湖泊萎缩、生物多样性减少等全球气候变暖将加速水汽循环，直接影响水循环过程，引起水资源在时空上的重新分配

，北方干旱化给我国造成的直接经济损失每年超过1000亿（1990s）。

一、干旱、旱灾与社会的关系2003年，江南、华南和西南部分地区发生了严重伏秋连旱2004年，华南和长江中下游发生了大范围的严重秋旱；2005年，华南南部出现严重的秋、冬、春连旱云南发生近50年来少见的严重初春旱；2006年，川渝地区发生严重的高温伏旱一、干旱、旱灾与社会的关系2010年，西南五省出现了特大旱情和旱灾；2011年，长江中下游出现严重的冬、春、夏连旱；2012年春，云南因干旱目前已有254条中小河流断流，390座小型水库干涸，13州市91县（市、区），631.83万人受灾，242.76万人出现不同程度饮水困难，作物受灾651千hm2，直接经济损失23.4亿一、干旱、旱灾与社会的关系干旱和旱灾的概念尚无一致公认的定义（认识不足）。

现有对干旱的定义可分为两类，即概念型和应用型。概念型的干旱定义从干旱的内涵出发来解释什么是干旱，例如降水量长期低于同期正常水平，或某区域的水文条件显著异常等；应用型的干旱定义则着眼于定量描述干旱事件的特征，例如确定干旱过程发生和结束的时间，干旱的历时、强度等，进而用来分析干旱发生的频率。

二、干旱与旱灾的概念、内涵干旱的内涵：水分亏缺

问题：分析干旱的时间取多长合适，分析干旱的空间范围取多大合适？从哪个角度认识干旱：气象、水文、农业、还是社会经济影响干旱的类型及指标

根据研究的角度不同，干旱常分为气象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱。气象干旱的指标：降水、蒸发、气温等表征

水文干旱的指标：径流量、需水量、地下水埋深等表征

农业干旱的指标：土壤含水量表征干旱的内涵：分析研究对象的缺水情况，反映干旱........二、干旱与旱灾的概念、内涵干旱和旱灾的区别与联系

干旱偏向自然情况，旱灾与社会经济有关联。有干旱未必有有旱灾，有旱灾肯定出现干旱。干旱的表示：

目前比较公认的是采用干旱的历时和干旱烈度表征干旱现象。

是否可以增加如受旱面积作为干旱的特征？二、干旱与旱灾的概念、内涵指标阈值x0t干旱指标xi,t时间t干旱时间间隔L无干旱干旱历时D干旱烈度S非干旱历时在给定截断水平下运用游程理论，从干旱指标过程中识别干旱特征变量干旱历时和干旱烈度分别指一次干旱过程开始到结束的时间、阈值指标与干旱指标之差的时间累积和

难点：指标阈值、干旱特征变量的确定干旱的等级划分：

目前尚无各部门一致认可的干旱等级划分标准。不同部门采用不同的指标和阈值进行干旱等级判别。究其原因是干旱问题很复杂，目前没有对该现象完全认识清楚.......

二、干旱与旱灾的概念、内涵干旱的等级划分：降水指标（农业和牧业的干旱划分标准不同）

二、干旱与旱灾的概念、内涵干旱的等级划分：无降雨日数

二、干旱与旱灾的概念、内涵干旱的等级划分：作物缺水率

二、干旱与旱灾的概念、内涵气候地理条件决定了干旱及其灾害长期存在（时空不均）

特定的季风气候和三级台阶地理地貌条件决定了各地水循环特点差异显著，水资源时空分布很不均匀。在时间分布上，大部分地区年内降水60%～80%集中在5～9月的汛期，地表径流年际间丰枯变化一般相差2～6倍，最大达10倍以上，且往往出现连续枯水年段，天然来水过程与城市、工业、农业用水需水过程不匹配。在空间分布上，水资源分布格局也与经济社会发展格局不匹配三、干旱、旱灾的影响因素气象因素：大气环流、降水、蒸发、气温、辐射...自然地理因素：地形、地貌，土壤、植被、土地利用...其它因素：作物、水利工程等.......旱灾影响因素水资源与经济社会发展时空匹配的严重失衡，决定了我国不可能从根本上消除干旱及其灾害。旱灾是干旱和抗旱能力共同作用结果三、干旱、旱灾的影响因素除影响干旱的因素外，还有抗旱能力的影响因素：水利工程兴建情况科技生产水平（农业、工业）社会发展水平（经济保障抗旱投入）抗旱的组织管理水平（人力、物力组织，抗旱规划、预案，应急供水等）发生机理：水分亏缺认识的根本途径是水分（文）循环的认识，大到全球尺度、年代尺度的水分循环过程与干旱的关系认识；小到点（观测站控制面积）尺度、以小时（甚至分钟计）的水分循环过程与干旱的关系认识。需同学课后查找资料，认识干旱现象的产生原因........四、干旱、旱灾的发生机理规律干旱发生规律：根据干旱发生机理，认识发生规律，可采用统计学方法、水文模拟法分析干旱发生的时、空分布规律途径：感性认识和思考（洞察力），设计方案，学习专业知识，验证感性认识是否正确。从被动抗旱走向主动抗旱，采用灾害风险管理，正在摸索中........五、旱灾的管理必须回答的问题：1、干旱现象发生的频率（或重现期），即各种等级干旱出现的可能性；2、抗旱能力的大小，及当前或规划情形下的各种抗旱措施可以抵御多少年一遇的干旱；3、增强或维持抗旱能力所需的投入。据此，确定采取合理的抗旱措施

干旱频率计算：干旱特征变量的概率分布函数干旱历时、干旱烈度的边际分布研究现状：一般从常用的分布类型中选出与样本拟合最好的线型作为理论频率曲线技术难点：选择和确定理论概率分布函数技术难度大；特征变量的样本容量往往不满足频率计算的要求解决途径：理论解析与随机模拟相结合推求特征变量的边际分布五、旱灾的管理估计干旱特征变量的概率分布函数干旱历时和干旱烈度的联合分布多变量干旱频率分析的主要难点：干旱烈度、干旱历时、受旱面积这些干旱特征变量的概率分布一般是不相同的、各变量间还存在一定的相关性解决途径：基于Copula的多变量干旱频率分析方法和技术，确定联合分布五、旱灾的管理判别典型干旱过程的重现期由于干旱事件持续时间长短不一，会出现连续干旱年，因此洪水频率分析中重现期等于“超越频率”的倒数这一关系就不再成立根据单个干旱特征变量边际分布函数，确定典型干旱年单个干旱特征变量的重现期

干旱历时为

干旱烈度为

E(L)指干旱间隔的期望值，等于干旱历时和非干旱历时的平均值之和，和分别为干旱历时和干旱烈度的概率分布函数五、旱灾的管理判别典型干旱过程的重现期根据多维干旱特征变量联合分布函数，确定典型干旱年多个干旱特征变量的重现期“或”组合重现期“与”组合重现期

“或”组合重现期指干旱历时“D>d”事件、干旱烈度“S>s”事件至少一个出现的平均时间间隔

“与”组合重现期指干旱历时“D>d”事件、干旱烈度“S>s”事件同时出现的平均时间间隔五、旱灾的管理基于Copula的干旱多变量频率分析的思路Copula函数类型众多，需要结合样本的相关结构选择合适的类型；通过试点区域的分析验证，找出适宜的Copula函数类型相关性结构Copula函数C干旱历时和干旱烈度联合分布干旱烈度边际分布干旱历时边际分布

五、旱灾的管理抗旱能力的评价与投入的经济效益分析....基于指标的综合评价方法或根据水文循环过程定量模拟计算抗旱能力；分析各种可能的抗旱管理方案，优选方案..