黄河旱涝变化特征及应对过程

为了科学识别黄河旱涝变化特征及应对能力,提出连续丰水年和连续枯水年的判定方法,采用标准化径流指数(SRI)和标准化旱涝急转指数(SDWAI)识别1956—2020年黄河利津站径流旱涝变化特征,分析水库调度在应对旱涝急转和连续枯水年中发挥的作用。结果显示:在月尺度,利津站SRI评估结果以正常至中旱为主,旱涝急转事件较少,且集中于汛期与非汛期的过渡时段;在年尺度,超过60%的年份被评估为正常或轻旱,且SRI对旱涝的评估结果与采用距平值的丰枯评估结果的一致性较好;在多年尺度,利津站发生了3次连续丰水年和2次连续枯水年,连续枯水年持续时间较长。随着水库调蓄能力的增强,已经能够较好地应对黄河旱涝急转事件,但对连续枯水年的应对能力不足。

传统旱涝急转评估指数的局限和改进

针对传统旱涝急转指数存在错漏判及无法统一旱涝急转等级划分的局限,在明晰旱涝急转定义基础上,提出了一种改进的标准化旱涝急转指数。通过理论模拟和案例实践,结果表明:①传统的旱涝急转指数变化范围较大,且随着权重参数增大,错判率减小但漏判率增大,因此无法避免错漏判问题;错判情形发生在正常状态转为较为严重的涝或较为严重的涝转为正常状态,漏判发生在相邻的旱和涝等级均较轻的情形。②改进的标准化旱涝急转指数与旱涝指数的变化范围差别较小,旱涝急转评估可与旱涝评估(如基于气象或水文干旱指数)的分级及阈值设置保持一致,且通过先识别相邻事件是否分别为旱、涝而避免了旱涝急转的错判,构建的新权重项避免了旱涝急转的漏判。③作为粤港澳大湾区供水水源的东江流域旱转涝主要发生在前汛期开始的4—5月,发生比例为33.8%;涝转旱主要发生在后汛期结束后的10月,发生比例为18.5%;旱转涝和涝转旱并存的年份有12 a。

中国旱涝急转事件时空变化特征

【目的】旱涝急转事件造成的社会经济和生态环境影响严重,是我国发生频繁且广泛的一种复合型事件。明确我国旱涝急转事件发生的时空变化特征,可为地区制定防灾减灾措施提供科学依据。【方法】基于1961—2021年气象观测数据,使用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散发,然后计算逐日的标准化降水蒸散指数(daily-SPEI),分流域对中国旱涝急转事件的频次、影响范围和趋势的变化特征进行分析。【结果】结果显示:(1)时间趋势上,1961—2021年中国受旱涝急转事件影响的范围以0.6%/10a的趋势增加,且平均每年有19.8%的范围发生旱涝急转事件。(2)空间分布上,旱涝急转事件主要分布在淮河流域、黄河流域、长江流域和松花江流域,事件发生频次在30次以上地区分别占流域总面积的63.1%、20.7%、15.0%、14.6%,事件频次最高达到53次。(3)中国旱涝急转事件存在明显的季节差异,主要发生在夏季事件发生频次在5次以上的空间范围占中国总面积的一半以上;其次是春季和秋季,事件发生频次在5次以上的空间范围占比均不足15%;冬季发生最少,事件发生频次在5次以下。【结论】结果表明:中国旱涝急转事件的影响范围整体呈增加趋势,中国中东部和东北部是旱涝急转事件发生频繁地区。研究结果可为旱涝急转事件的监测与应对提供科学基础。

汉江下游“一江三河”平原河网IHA区域分布特征

在人类活动频繁的地区,水资源开发利用过程造成的河流水文情势改变会带来水生态系统的变化。由于不同区域的河流水文情势改变各不相同,在区域生态流量的管理中需考虑不同区域河流水文情势变化特征,评估水文情势改变对当地水生态系统的影响,从而实施具有区域针对性的生态流量管理措施。以汉江下游干流-汉北河-天门河-府澴河区域(“一江三河”地区)为研究区,选取汉江下游干流皇庄、沙洋、仙桃站,“三河”地区隔蒲潭、天门、应城站共6个水文站的长序列日平均流量,分别分析径流突变情况,采用水文变化指标变动范围法(IHA-RVA)比较区域内不同站点在径流突变前后的水文情势变化特征,并结合指标的生态学意义对研究区的生态流量调控提出建议。结果表明:①汉江下游干流于1990年发生径流突变,三河地区于2010年发生径流突变,突变后流量减小,枯水期延长;②研究区6个站点均存在径流变异前后的汛期水文指标变化过大的问题,可能对水生生物,尤其是产漂浮性卵的鱼类繁殖带来不利影响,导致水产资源减少;③汉江下游干流的水文指标正向变化远多于三河地区,中高度变化远少于三河地区,三河地区更多指标偏离适宜范围。研究成果对认识生态流量的区域性变化特征具有科学意义,可为生态流量的区域管理提供参考依据。