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
严重干旱
特大干旱
湿润系数K1
1.00~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
湿润系数K2
1.00~0.61
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=(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
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
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)
0.10~0.40
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
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=(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
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=(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
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
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
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。
(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
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
-0.05~-0.25
-0.26~-0.50
-0.51~-0.75
<-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。
(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
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
-0.05~-0.25
-0.26~-0.50
-0.51~-0.75
<-0.75
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
干燥
程度
温度湿润系数
1.0~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
蒸发湿
润系数
1.0~0.61
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
干燥
程度
温度湿润系数
1.0~0.81
0.80~0.61
0.60~0.41
≤0.40
蒸发湿
润系数
1.0~0.61
0.60~0.41
0.40~0.21
≤0.20
地下水位下降(米)
0.1~0.4
0.41~1.0
>1.0
-
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,禾苗干枯死亡。
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