基于Copula函数的湘江流域气象干旱向水文干旱传播特性

水文干旱的发生往往与气象干旱的发生密切相关,因此揭示两者间的响应关系对干旱预警及水资源管理具有极其重要意义。该研究以湘江流域为研究对象,采用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standard runoff index,SRI)分别表征气象干旱和水文干旱,采用皮尔逊相关系数确定干旱响应时间,并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,分析湘江流域上、中、下游不同季节干旱的趋势性及周期性,最后建立基于Copula函数耦合贝叶斯网络模型的气象-水文干旱特征响应概率曲线。结果表明:湘江流域气象干旱到水文干旱的传播时间为2个月,阈值组合[0.5、0、-0.5]相较于组合[0、-0.3、-0.5]识别得到的干旱事件更优;下游发生水文干旱的情况最为严重,中游气象干旱最为严重,整体上水文干旱发生历时和烈度的最大值均大于气象干旱;流域整体有湿润化趋势,但是在夏季和秋季,存在干旱化的趋势;干湿变化存在几个较为明显的震荡周期,分别为3~5、6~10和18~21 a;对于联合分布函数,除了上游和下游气象-水文干旱烈度的最优联合分布为Gumbel Copula函数,其余干旱特征变量的最优联合分布均为Frank Copula函数;水文干旱历时、烈度的响应概率随气象干旱特征变量的增加而增加,但当气象干旱历时超出特定阈值时,水文干旱历时对其响应概率将趋于稳定,即当气象干旱历时超过特定阈值后,将不会进一步延长水文干旱的发生时长。该研究对深入了解湘江流域的干旱机理以及指导该地区防旱抗旱工作均具有重大意义。

湘江近年枯季低水位的原因及解决对策

受气候变化和人类活动的影响,近年来湘江汛后连续出现干旱和超低水位,严重影响了长株潭城市群生产和生活用水安全。分析了超低水位出现的原因;根据地区供水、用水和节水潜力,提出了解决干旱缺水的工程和非工程措施。研究表明:流域降雨量少是湘江连续出现低水位最主要原因,人类活动影响是多方面的,通过采用综合措施,可以解决湘江枯季低水位及地区用水问题。

长江流域控制性水库联合调度体制及机制探讨——以湘江抗旱调度为例

根据湘江近年来连续出现的干旱问题,分析了水库联合调度涉及的管理者和利益相关者,讨论水库联合调度的制约因素及对典型水库的可能影响。分析了水库联合调度现有的法律法规依据及需要完善的内容,结合解决湘江枯季问题的实例,提出控制性水库调度的体制和机制框架。

基于降水量距平百分率的湘江流域干旱时空特征研究

研究湘江流域干旱特征变化规律,为该区域的抗旱减灾提供科学依据。利用1961~2018年湘江流域14个气象台站的逐日降水资料,采用降水量距平百分率和干旱频率、干旱强度、干旱站次比等干旱评估指标分析湘江流域近58年干旱时空特征。结果表明:年尺度干旱多发区域集中在流域南部,全流域干旱范围略减,干旱强度略增。干旱时空特征反映在季尺度上的差异显著,具体表现为春旱风险最小,但有变旱的趋势,夏旱风险较大,多发于东北和南部地区,干旱强度和范围均呈减小的趋势,秋旱风险最大,多发于中部和南部,发生范围微增,干旱强度略减,冬旱风险略高于春旱,发生范围和干旱强度均有增大趋势。月尺度干旱风险的变化趋势主要表现为1~6月干旱范围和强度较小,呈减小趋势,7~12月干旱范围和强度呈先增大后减小的趋势,10月的干旱风险最大。