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干旱指标确定与等级划分

来源:筏尚旅游网
 干旱指标确定与等级划分

由于影响干旱的因素很多,造成干旱的原因不同,各地气候、地理条件差异很大,目前难以采用全国统一的干旱评判标准。本附录推出的指标、公式供在编制《抗旱预案》时作参考之用,各地也可选用本地区的研究成果。 1单一干旱指标 1.1气象干旱指标 1.1.1 连续无雨日数

指作物在正常生长期间,连续无有效降雨的天数.本指标主要指作物在水分临界期(关键生长期)的连续无有效降雨日数。

表1 作物生长需水关键期连续无有效降雨日数与干旱等级关系参考值

(单位:天)

地域 南方 北方 轻度干旱 10~20 15~25 中度干旱 21~30 26~40 严重干旱 31~45 41~60 特大干旱 >45 〉60 注:无有效降水指日降水量<5毫米。

水分临界期指作物对水分最敏感的时期,即水分亏缺或过多对作物产量影响最大的生育期。

表2 不同作物的水分临界期 作物 水分 临界期 小麦 玉米 棉花 谷子 高粱 大豆 马铃薯 水稻 拔节 抽穗前花铃期 抽穗 拔节到 开花到 开花 孕穗 抽穗 和开花 前后 孕穗 成熟 前期 开花 1.1.2 降水距平或距平百分率

距平指计算期内降雨量与多年同期平均降雨量的差值,距平百分率指距平值与多年平均值的百分比值。

中国中央气象台:单站连续三个月以上降水量比多年平均值偏少25%~50%为一般干旱,偏少50%~80%为重旱;连续两个月降水偏少50%~80%为一般干旱,偏少80%以上为重旱。

多站降水距平百分率干旱指标可参照下表确定。

1

表3 区域降水距平百分率(%)与相应的干旱等级 旱期 1个月 2个月 3个月 1.1.3 干燥程度

用大气单个要素或要素组合反映空气干燥程度和干旱状况。如温度与湿度的组合,高温、低湿与强风的组合等,可用湿润系数反映。

湿润系数计算公式如下: 公式1:K1 = r / 0。10ΣT

式中:ΣT—为计算时段0℃以上活动积温(℃·日),

r—为同期降水量(毫米)。

公式2:K2 = 2r / E

式中:E-为小型蒸发皿的水面蒸发量(毫米); r-为同期降水量(毫米)。 计算时,请参考当地的有关数据.

表4 干燥程度与干旱等级的划分

干旱等级 轻度干旱 中度干旱 0。60~0。41 严重干旱 0。40~0.21 特大干旱 ≤0.40 ≤0.20 湿润系数K1 1。00~0。81 0.80~0。61 0。60~0.41 湿润系数K2 1.00~0.61 1.2水文干旱指标

1.2.1 水库蓄水量距平百分率

公式:Ik=(S-S0)/S0×100%

式中:S—为当前水库蓄水量(万立方米);

S0-为同期多年平均蓄水量(万立方米)。

表5 水库蓄水量距平百分率(%)与干旱等级

干旱等级 轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 —75~—〈—85 —85 40~—61~-75 —76~-90 〈-90 —60 -20~—30 -31~—50 -51~—80 〈-80 2

水库蓄水量距平百分比Ik

—10~—30 -31~—50 —51~-80 <-80 1。2。2 河道来水量(指本区域内较大河流)的距平百分率

公式:Ir =(RW—R0)/R0×100%

式中:RW—当前江河流量(立方米每秒);

R0—多年同期平均流量(立方米每秒)。

表6 河道来水量距平百分率与干旱等级

干旱等级 1.2.3 地下水埋深下降值

公式:Dr=Dw-D0,

式中:Dw—当前地下水埋深均值(米);

D0—上年同期地下水埋深均值(米)。

表7 地下水埋深下降程度

下降程度 轻度下降 中度下降 严重下降 〉1 轻度干旱 中度干旱 -31~-50 严重干旱 -51~-80 特大干旱 <-80 河道来水量距平百分率Ir -10~—30 地下水埋深下降值Dr(米) 0。10~0.40 0.41~1。0 1.3农业干旱指标 1.3.1 土壤相对湿度

公式:RW=Wc/W0×100% 式中:RW—土壤相对湿度(%);

Wc—当前的土壤重量或体积含水量(%); W0—与Wc相同单位的田间持水量(%)。

(播种期土层厚度按0~20厘米考虑;生长关键期按0~60厘米考虑。)

表8 土壤相对湿度与农业干旱等级

干旱等级 轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 3

砂壤和轻壤RW 中壤和重壤RW 轻到中粘土RW

55~45 60~50 65~55 46~35 51~40 56~45 36~25 41~30 46~35 <25 〈30 〈35 1.3.2 作物受旱(水田缺水)面积百分比:

公式:SI=A1/A0×100%

式中:A1—区域内作物受旱(水田缺水)面积(万亩);

A0—区域内作物种植(水田)总面积(万亩).

表9 作物受旱面积占总作物面积的百分比率与干旱等级 干旱等级 作物受旱面积比SI (%) 1.3.3 成灾面积百分比:指成灾面积与受旱面积的比值.

公式:Sz=Ac/A1×100%

式中:Ac—因旱农作物产量减少3成以上面积(万亩); A1-区域内作物受旱面积(万亩)。

表10 成灾面积百分比与干旱等级

干旱等级 成灾面积比S(z%) 1.3.4 水田缺水率:

公式:WI =(Q0-Q1)/Q0×100%

式中:Q1—区域内各类水利工程能提供水稻灌溉的可用水量(万立方米); Q0—区域内水稻灌溉需水量(万立方米)。

表11 水田缺水率与干旱等级

干旱等级 轻度干旱 水田缺水率WI10~30 (%) 1.3.5 水浇地失灌率

公式:RI=In/Ia ×100%

4

轻度干旱 10~30 中度干旱 31~50 严重干旱 特大干旱 51~80 〉80 轻度干旱 10~20 中度干旱 21~40 严重干旱 41~60 特大干旱 〉60 中度干旱 31~50 严重干旱 51~80 特大干旱 >80 式中:In—区域内不能正常灌溉的面积,

Ia-区域正常有效灌溉面积.

表12 水浇地失灌率与干旱等级

干旱等级 水浇地失灌率R( I%) 1.4 牧区干旱指标

1.4.1 冬季干旱(北方牧区黑灾):无积雪日数持续时间占冬季日数百分比。

公式:Cd =(Ds/Dw)×100% 式中:Ds-冬季无积雪持续日数;

Dw—冬季日数。

表13 无积雪日数与牧区冬季干旱(黑灾)程度 干旱等级 无积雪日数比Cd(%) 连续无积雪天数Ds(天) 还可参考冬季无效降雪持续时间划分牧区冬旱等级。

表14 无效降雪日数与牧区冬旱等级

干旱等级 轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 旬降雪<1毫米持续时间(旬) 2~3 4~5 6~7 >7 最大积雪深度≤2毫米 30~45 46~60 61~80 >80 日数(天) 1.4.2 春旱:返青期牧草返青面积占常年全部草地面积的百分比。

公式:Rn=(Gn/G)×100% 式中:Gn-返青草地面积(亩);

G—全部草地面积(亩)。

表15 牧草返青面积比与牧区春旱等级

轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 10~20 20~40 21~30 41~60 31~40 61~80 >40 >80 轻度干旱 10~30 中度干旱 31~50 严重干旱 51~80 特大干旱 >80 5

干旱等级 牧草返青面积比Rn(%) 轻度干旱 >80 中度干旱 80~61 严重干旱 60~41 特大干旱 ≤40 1.4.3 夏秋旱:牧草产量与常年同期比较的相对值。

公式:Rg =(Wg/W0)×100%

式中:Wg—当年牧草产量(公斤/亩);

W0-常年同期牧草产量(公斤/亩)。

表16 牧草相对产量与牧区夏秋旱等级

干旱等级 牧草相对产量Rg(%) 1. 5 饮水困难指标

农村人畜饮水困难率指标定义如下: 公式:Y=Rk/Rz×100%

式中:RK—因旱造成农村临时饮水困难人(畜)数,(万人、万头);

Rz—农村受旱地区人(畜)总数,(万人、万头)。

农村人畜饮水困难标准:指居民点到取水点的水平距离大于1公里或垂直高差超过100米,正常年份连续缺水70~100天;人均日生活供水量正常年份为20~35升,干旱年份为12~20升;水质达到国家规定的生活饮用水标准。 1.6 生态干旱

因目前干旱对生态环境造成的影响研究较少,涉及植被、水文、土壤等各个方面,各地情况差异很大,建议用文字进行描述。 1.7 城市干旱指标

可用缺水率来表示

公式:P=[(Cx-Cg)/Cx] ×100% 式中:Cx-城市正常日供水量(万立方米);

Cg—干旱时期城市实际日供水量(万立方米)。

表17 城市干旱缺水程度

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轻度干旱 〉80 中度干旱 80~61 严重干旱 60~41 特大干旱 ≤40 干旱程度 缺水率P(%)

2 综合干旱指数

轻度 5~10 中度 11~20 重度 >20 利用综合指数对干旱进行评判,目前多在探讨阶段,推荐几个指标体系供交流或试用.

2.1 雨养农业区的多重降水距平率的计算方法

该方法可用于很少灌溉的山区和雨养农业区的当前干旱程度评估,如内蒙古及长城沿线旱作区、黄土高原旱作区、以及南方的丘陵山区。各区域还须根据各地情况确定具体的算法和权重以得出等级指标。它可以很好地反映气候干旱对农业生产和社会生活的影响,不足之处是不能反映一次降水量过大时的径流损失和上游的补给,以及用水量增加引起的旱情变化.

公式:RDRI=f1×DRI1+f2×DRI2+f3×DRI3+f4×DRI4+f5×DRI5+f6×DRI6+f7×DRI7 其中Σfi=1,DRI1为短期干旱指数,DRI2为中期干旱指数,DRI3为长期干旱指数,DRI4为年度干旱指数,DRI5为跨年度干旱指数,DRI6为连年干旱指数,DRI7为未来干旱指数。建议值:f1为0。3,f2为0。2,f3~f7均为0.1。

(1)短期干旱指数 DRI1 = [(Rf1-Rm1) / Rm1+(kl-1)] /2

式中Rf1、Rm1和k1分别为评估前一个月的实际降水量、历年该月平均降水量和当前该月湿润指数,后者可用降水量与热量的比值表示。

为方便使用,热量条件可采用多年平均值:k1 = b×Rf1 / (T1m+a)

其中a,b为经验系数,T1m为月平均气温,经调整使k1在月水分供求平衡为1,或采用1。1.3的计算方法。

(2)中期干旱指数 DRI2 = [(Rf3-Rm3) / Rm3+(k3-1)]/2

式中Rf3、Rm3和k3分别为评估前三个月实际降水量、历年该三个月平均降水量和当前三个月的湿润指数。后者计算方法与当月类似,气温取三个月的平均温度之和。

(3)长期干旱指数 DRI3 = (Rf6-Rm6) / Rm6

式中Rf6和Rm6分别为评估前6个月实际降水量和历年该6个月的平均降水量。 (4)年度干旱指数 DRI4 = (Rf12-Rm12) / Rm12

式中Rf12和Rm12分别为前1年(12个月)实际降水量和历年平均降水量。

7

(5)跨年度干旱指数 DRI5 = (Rf24/2-Rm24) / Rm24

式中Rf24和Rm24分别为前2年(24个月)实际降水量和历年平均降水量。 (6)连年干旱指数 DRI6 = (Rf36/3-Rm36) / Rm36

式中Rf36和Rm36分别为前3年(36个月)实际降水量和历年平均降水量。 (7)未来干旱指数 DRI7 = [(Rfn-Rmn)/Rmn+(kn-1)]/2

式中Rfn、Rmn和kn分别为今后一个月的预测降水量、历年该月平均降水量和预测该月的湿润指数。

各区域须根据各地的情况确定具体的算法、权重和等级指标. (8)干旱指数的简化计算

如果一个地区常年降水条件下不出现干旱,即假设农业生产和其他用水已适应当地的气候条件,可采用最简便的方法计算干旱指数:

DRI=(R3i-R3m)/R3m

其中R3i为当年当时前三个月的降水量,R3m为同期30年以上的平均降水量。

表18 以综合干旱指数表示的干旱等级划分

中度干旱 综合干旱指数DRI -0.05~-0。25 —0。26~—0.50 干旱等级 轻度干旱 严重干旱 —0.51~—0.75 特大干旱 〈—0.75 2.2 补充灌溉区的干旱指标—四水距平率的计算方法

降水、土壤水、地表水和地下水的四水平衡体系可应用于以农业生产为主,生产中又需要用到地表水或地下水灌溉的区域,如东北平原南部、黄淮海平原和南方的水田.

公式:DRIr=f1×DRI1+f2×DRI2+f3×DRI3+f4×DRI4+f5×DRI5+f6×DRI6+f7×DRI7 式中Σfi=1,各分项的计算方法如下: (1) 年度气候干旱指数

DRI1= (Rf12-Rm12) / Rm12

式中Rf12和Rm12分别为前1年(12个月)实际降水量和历年平均降水量。 (2) 土壤干旱指数

DRI2 = (WC-WS)/(0。8×W0-WS)-1

式中WC为平均土壤含水量,WS为凋萎湿度,W0为田间持水量,均以体积含水率表示.

8

(3) 地表水供水短缺指数

DRI3 =[(Ti-W0)/(Tm-W0)]-1

式中Ti为当前区域地表水资源总量,包括河流和水库、塘坝等;W0为不可利用水量,包括维持河道不断流和冲淤的必要流出量、湖库死水位量、生态系统保留量、已污染水量等.Tm为多年平均地表水量。

(4)地下水变动指数

DRI4 = f×(DLm -DLi)

DRI4为地下水埋深变化对干旱程度的影响指数,DLi为最近一次测定的平均地下水埋深,DLm为同期前五年平均值或其他参照值。F为调节系数,根据各地地下水影响程度而异,其确定原则为地下水埋深变化达到最大时使DRI4在—1和1之间.

(5)前期干旱指数

DRI5 = [(Rf3-Rm3) / Rm3+(k3-1)]/2

式中Rf3、Rm3和k3分别为前三个月实际降水量、历年该三个月平均降水量和当前该三个月湿润指数,k3计算方法参照2.1和1.1。3选择区域内代表点采用三个月的温度和降水量计算。

(6)未来干旱指数

DRI6 = [(Rfn-Rmn) / Rmn+(kn-1)]/2

式中Rfn、Rmn和kn分别为后一个月预测降水量、历年该月平均降水量和预测该月湿润指数。选择区域内的代表点计算,kn计算方法参照2.1和1。1.3计算进行。

表19 补充灌溉区的干旱指标以综合干旱指数表示的干旱等级划分 中度干旱 严重干旱 特大干旱 综合干旱指数DRIr —0.05~-0.25 —0。26~——0。51~-0.75 〈—0。75 0.50

3 干旱等级划分

为方便各地评判某一时段旱情的干旱程度(等级),我们将各个干旱单项指标汇集于下列综合表中,供各地参考。

建议各地视具体情况采用上述指标进行综合分析,以增加评判的准确性。 综合表1 雨养农业区

干旱等级 轻度干旱 9

干旱指标 土壤相对湿度(%) 轻度干旱 60~51 中度干旱 50~41 严重干旱 40~31 特大干旱 <30 北方 南方 北方 南方 北方 南方 北方 作物生长需水 南方 关键期持续无效 降雨日数(天) 10~20 15~25 21~30 26~40 31~45 41~60 >45 〉60 1个月 -75~-85 <—85 _ _ 降水距平 —61~-75 —76~-90 〈—90 2个月 -40~-60 百分率% -31~-50 —51~—80 〈—80 -20~—30 3个月 温度湿1.0~0。81 0。80~0.61 0。60~0.41 ≤0.40 干燥 润系数 程度 蒸发湿 1.0~0.61 0。60~0.41 0.40~0。21 ≤0.20 润系数 受旱面积百分率10~30 31~50 51~80 >80 (%) 成灾面积百分率10~20 21~40 41~60 >60 (%) 综合表2 灌溉农业区 干旱指标 轻度干旱 中度干旱 严重干旱 特大干旱 土壤相对湿度(%) 60~51 50~41 40~31 ≤30 南方 北方 南方 北方 南方 北方 南方 北方 作物生长需水 关键期持续无效 降雨日数(天) 10~20 15~25 21~30 26~40 31~45 41~60 >45 >60 1个月 降水距平 2个月 百分率% 3个月 温度湿干燥 润系数 程度 蒸发湿 润系数 地下水位下降(米) 河道来水量百分率(%) 水库蓄水量距平 百分率(%) 水浇地失灌率(%) 受旱面积百分率(%) 成灾面积百分率(%)

—75~-85 —40~-60 -20~-30 1.0~0.81 1。0~0.61 0.1~0。4 —10~—30 -10~—30 10~30 <30 <10 〈-85 —61~-75 -31~—50 0.80~0.61 0.60~0。41 0。41~1.0 —31~-50 —31~-40 31~50 31~50 11~30 _ —76~-90 -51~-80 0。60~0.41 0.40~0.21 >1。0 -51~—80 -51~—80 51~80 51~80 31~60 _ 〈-90 <-80 ≤0.40 ≤0。20 - <-80 <-80 >80 >80 >60 10

综合表3 人畜饮水困难 干旱指标 人畜饮水困难 百分率(%)

综合表4 牧区干旱指标 干旱指标 旬降雪量〈1毫米 持续时间(周) 连续无积雪天数(天) 最大积雪深度 ≤2毫米天数(天) 牧草返青面积比 (%) 牧草相对生长量(%)

综合表5 水田干旱指标 干旱指标 水田缺水率(%) 水浇地失灌率%) 成灾面积百分率(%) 轻度干旱 10~30 10~30 10~20 缺水影响作物生长,水田不能按需供水,稻田脱水。 中度干旱 31~50 31~50 21~40 较大面积田面缺水,影响作物发育生长,禾苗出现萎蔫。 严重干旱 51~80 51~80 41~60 较大面积较长时期作物生长严重受阻,稻田龟裂、出枯 萎死苗。 特大干旱 >80 >80 >60 长期大面积缺水,稻田大面积龟裂,禾苗干枯死亡。 轻度干旱 2~3 20-40 30~45 >80 >80 中度干旱 4~5 41—60 46~60 80~61 80~61 严重干旱 6~7 61—80 61~80 60~41 60~41 特大干旱 〉7 >80 >80 ≤40 ≤40 轻度干旱 10~20 中度干旱 21~40 严重干旱 41~60 特大干旱 >60 灾情描述

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