干旱指标确定与等级划分.docx
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干旱指标确定与等级划分
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
南方
10~20
21~30
31~45
>45
北方
15~25
26~40
41~60
>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
小麦
玉米
棉花
谷子
高粱
大豆
马铃薯
水稻
水分
临界期
拔节
抽穗
抽穗前和开花
花铃期
抽穗
前后
拔节到
孕穗
开花到
成熟
开花
前期
孕穗
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.
表3区域降水距平百分率〔%〕与相应的干旱等级
旱期
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
1个月
-75~-85
<-85
2个月
-40~-60
-61~-75
-76~-90
<-90
3个月
-20~-30
-31~-50
-51~-80
<-80
1.1.3枯燥程度
用大气单个要素或要素组合反映空气枯燥程度和干旱状况.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:
K10ΣT
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枯燥程度与干旱等级的划分
干旱等级
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
湿润系数K1
0~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
湿润系数K2
0~0.61
0.60~0.41
0.40~0.21
≤0.20
1.2水文干旱指标
1.2.1水库蓄水量距平百分率
公式:
Ik=
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
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=
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
河道来水量距平百分率Ir
-10~-30
-31~-50
-51~-80
<-80
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
地下水埋深下降值Dr〔米〕
0~0.40
0.41~1.0
>1
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一样单位的田间持水量〔%〕.
〔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
砂壤和轻壤RW
55~45
46~35
36~25
<25
中壤和重壤RW
60~50
51~40
41~30
<30
轻到中粘土RW
65~55
56~45
46~35
<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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
作物受旱面积比SI〔%〕
10~30
31~50
51~80
>80
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
成灾面积比Sz〔%〕
10~20
21~40
41~60
>60
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
中度干旱
严重干旱
特大干旱
水田缺水率WI〔%〕
10~30
31~50
51~80
>80
1.3.5水浇地失灌率
公式:
RI=In/Ia×100%
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
水浇地失灌率RI〔%〕
10~30
31~50
51~80
>80
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=
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
无积雪日数比Cd〔%〕
10~20
21~30
31~40
>40
连续无积雪天数Ds〔天〕
20~40
41~60
61~80
>80
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
日数〔天〕
30~45
46~60
61~80
>80
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=
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
干旱等级
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
牧草返青面积比Rn〔%〕
>80
80~61
60~41
≤40
1.4.3夏秋旱:
牧草产量与常年同期比拟的相对值.
公式:
Rg=
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
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
牧草相对产量Rg〔%〕
>80
80~61
60~41
≤40
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,涉与植被、水文、土壤等各个方面,各地情况差异很大,建议用文字进展描述.
1.7城市干旱指标
可用缺水率来表示
公式:
P=[
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
干旱程度
轻度
中度
重度
缺水率P〔%〕
5~10
11~20
>20
2综合干旱指数
利用综合指数对干旱进展评判,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,如某某与长城沿线旱作区、黄土高原旱作区、以与南方的丘陵山区.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,以与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,f2为,f3~f7均为.
〔1〕短期干旱指数DRI1=[
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/
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=[
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=
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=
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.
〔5〕跨年度干旱指数DRI5=
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=
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=[
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=
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
干旱等级
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
综合干旱指数DRI
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=
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=
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.
(3)地表水供水短缺指数
DRI3=[
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、生态系统保存量、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×
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,其确定原如此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=[
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=[
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计算进展.
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
干旱等级
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
综合干旱指数DRIr
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聚集于如下综合表中,供各地参考.
建议各地视具体情况采用上述指标进展综合分析,以增加评判的准确性.
综合表1雨养农业区
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
作物生长需水
关键期持续无效
降雨日数〔天〕
南方
北方
南方
北方
南方
北方
南方
北方
10~20
15~25
21~30
26~40
31~45
41~60
>45
>60
降水距平
百分率%
1个月
-75~-85
<-85
_
_
2个月
-40~-60
-61~-75
-76~-90
<-90
3个月
-20~-30
-31~-50
-51~-80
<-80
枯燥
程度
温度湿润系数
~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
蒸发湿
润系数
~0.61
0.60~0.41
0.40~0.21
≤0.20
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
作物生长需水
关键期持续无效
降雨日数〔天〕
南方
北方
南方
北方
南方
北方
南方
北方
10~20
15~25
21~30
26~40
31~45
41~60
>45
>60
降水距平
百分率%
1个月
-75~-85
<-85
_
_
2个月
-40~-60
-61~-75
-76~-90
<-90
3个月
-20~-30
-31~-50
-51~-80
<-80
枯燥
程度
温度湿润系数
~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
蒸发湿
润系数
~0.61
0.60~0.41
0.40~0.21
≤0.20
地下水位下降<米>
~0.4
1~
>
-
河道来水量百分率<%>
-10~-30
-31~-50
-51~-80
<-80
水库蓄水量距平
百分率<%>
-10~-30
-31~-40
-51~-80
<-80
水浇地失灌率<%>
10~30
31~50
51~80
>80
受旱面积百分率<%>
<30
31~50
51~80
>80
成灾面积百分率<%>
<10
11~30
31~60
>60
综合表3人畜饮水困难
干旱指标
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
人畜饮水困难
百分率<%>
10~20
21~40
41~60
>60
综合表4牧区干旱指标
干旱指标
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
旬降雪量<1毫米
持续时间〔周〕
2~3
4~5
6~7
>7
连续无积雪天数〔天〕
20-40
41-60
61-80
>80
最大积雪深度
≤2毫米天数〔天>
30~45
46~60
61~80
>80
牧草返青面积比
〔%〕
>80
80~61
60~41
≤40
牧草相对生长量〔%〕
>80
80~61
60~41
≤40
综合表5水田干旱指标
干旱指标
轻度干旱
中度干旱
严重干旱
特大干旱
水田缺水率〔%〕
10~30
31~50
51~80
>80
水浇地失灌率%〕
10~30
31~50
51~80
>80
成灾面积百分率<%>
10~20
21~40
41~60
>60
灾情描述
缺水影响作物生长,水田不能按需供水,稻田脱水.
较大面积田面缺水,影响作物发育生长,禾苗出现萎蔫.
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.
长期大面积缺水,稻田大面积龟裂,禾苗枯槁死亡.
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