首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 物理学论文 > 水文学论文 > 结合石羊河流域中游年SDI变化探讨其水文干旱特征

结合石羊河流域中游年SDI变化探讨其水文干旱特征

2020-06-15 344 上传者：管理员

摘要：本文利用石羊河流域中游3条河流的3个水文代表站1961—2017年逐月实测的流量数据，采用标准化流量指数、游程理论来获得干旱事件的特征指标，研究了石羊河流域水文干旱历时、烈度、强度及水文干旱时序和频率演变特征。结果表明：近57年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致，石羊河流域中游干旱历时20世纪70年代最长，20世纪60年代最短；干旱烈度和强度都是20世纪90年代最强，最弱出现在20世纪80年代；从干旱时序分析，石羊河流域中游年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，但增加幅度很小；从干旱频率分析，石羊河流域中游水文干旱发生的概率很高，年水文干旱发生的频率高于四季水文干旱发生的频率，四季水文干旱发生频率最高的是夏季。

关键词：
标准化流量指数
水文学
水文干旱
特征
石羊河流域中游
频率演变特
加入收藏

石羊河流域是我国水资源开发程度最高的内陆河流域之一，也是干旱区典型的水资源脆弱带。石羊河流域中游即武威绿洲近年来由于开发力度加大，用水量迅速增加，导致石羊河流入下游的地表水量逐年减少，引发了水资源短缺、用水矛盾激化、植被退化、生态恶化等一系列生态环境问题。本文利用石羊河流域中游3条河流1961—2017年的逐月流量资料，采用标准化流量指数计算比较符合当地实际的水文干旱定量指标，揭示气候变化背景下石羊河流域中游的水文干旱特征，进一步平衡和完善水文干旱评价系统，为石羊河流域中游干旱的客观评估和准确预测提供参考依据。

1、数据与方法

1.1数据来源

本文利用石羊河流域中游3条河流的3个水文代表站（四沟嘴、南营水库、杂木寺）1961—2017年逐月实测的流量数据资料，从统计意义上看，这样长的时间序列足够获得比较可信的趋势分析结果。

1.2研究方法

采用标准化流量指数SDI、游程理论来获得干旱事件的特征指标，标准化流量指数SDI计算的基础资料是水文监测断面的历史月流量，计算方法类同于标准化降水指数SPI，分析石羊河流域中游的水文干旱特征。SDI具有多时间尺度的特征，本文选用3个月和12个月时间尺度的SDI作为研究尺度，SDI3反应年内短期干旱特征，SDI12反映长期的干旱变化特征。用3—5月、6—8月、9—11月、12月至翌年2月分别代表春季、夏季、秋季、冬季，年尺度为1—12月。

参考变化环境下无定河流域水文干旱演变规律及驱动机制分析[1]，用3种分类标准对石羊河流域实测流量资料进行等级划分，然后求取其平均值作为石羊河流域中游各干旱等级出现情况的百分比，最后利用累计频率确定的石羊河流域以SDI为干旱指数的水文干旱事件干旱等级划分标准见表1。

表1标准化流量指数（SDI）干旱分级

干旱一般可以用干旱持续时间、干旱程度和干旱强度3个特征来表示，而这些特征可以用游程理论来得到[2,3]。根据表1所示的水文干旱划分等级，将SDI值小于1.21的月份记为发生一次干旱事件。

2、石羊河流域中游水文干旱演变特征

2.1水文干旱历时、烈度和强度演变特征

从图1可知，流域中部1961—2017年平均干旱历时为10.6个月，各年代干旱历时最长出现在20世纪70年代，平均持续时间是12个月，干旱历时最短出现在20世纪60年代，持续时间为9个月；平均干旱烈度为7.40，最强出现在1992年为21.52,1989年未出现干旱，20世纪90年代最强为10.41,20世纪80年代最弱为5；平均干旱强度为0.68，最强出现在1992年为1.79，最强出现在20世纪90年代为0.91,20世纪80年代最弱为0.49。

2.2水文干旱时序演变特征

从图2可知，石羊河流域中游年SDI在波动中呈增加趋势，变化倾向率为0.035/10a，未通过P<0.05的显著性信度水平，无旱年有7年。1991年、1965年、1962年和2013年属重旱年份，SDI值分别为-2.19、-1.72、-1.66和-1.57。通过分析发现，石羊河流域中游年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，但增加幅度很小。

图21961—2017年石羊河流域中游年SDI变化

2.3水文干旱频率演变特征

从图3可知，石羊河流域中游中旱和重旱频次最高，年、春季、夏季、秋季、冬季的中旱、重旱和特旱发生频率之和分别达75%、72%、74%、72%和72%。通过分析发现，石羊河流域中游水文干旱发生的概率很高，年水文干旱发生的频率高于四季水文干旱发生的频率，四季水文干旱发生频率最高的是夏季。

图1石羊河流域中游水文干旱历时、烈度和强度演变

图3石羊河流域中游水文干旱频次统计

3、结论

从干旱历时、干旱烈度和干旱强度分析，石羊河流域中游干旱历时20世纪70年代最长，20世纪60年代最短；干旱烈度和强度都是20世纪90年代最强，最弱出现在20世纪80年代。

从干旱时序分析，石羊河流域中游年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势，但增加幅度很小。

从干旱频率分析，石羊河流域中游水文干旱发生的概率很高，年水文干旱发生的频率高于四季水文干旱发生的频率，四季水文干旱发生频率最高的是夏季。

参考文献：

[1]王亚文,变化环境下无定河流域水文干旱演变规律及驱动机制分析[D].咸阳:西北农林科技大学,2017.

卢泰山,李玲萍.基于SDI的石羊河流域中游水文干旱特征研究[J].农业科技与信息,2020(06):41-43.