干旱指標在旱情等級評價中的應(yīng)用

李智峰

（遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000）

1 旱情監(jiān)測

遼陽市整體旱情監(jiān)測系統(tǒng)是由水情分中心、自動雨量測報站、固定土壤墑情監(jiān)測站及移動墑情監(jiān)測站組成，監(jiān)測站點通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)和分中心水情信息系統(tǒng)形成傳輸、分析、發(fā)布平臺，整個系統(tǒng)平臺在2014年旱情監(jiān)測過程中發(fā)揮了積極的作用。

1.1 降水

2014年6月1日～8月30日，遼陽市全地區(qū)范圍內(nèi)呈現(xiàn)降水量少且分布不均的特點，平均降水量197.1mm，較歷年同期432.5mm少235.4mm，是遼陽有降水資料以來的最少年。其中，遼陽市市區(qū)降水量140.4mm，比常年同期431.3mm少290.9mm，遼陽縣降水量203.7mm，比常年同期443.1mm少203.6mm；燈塔市降水量247.1mm，比常年同期423.2mm少176.1mm。 特別是7月22日～8月16日，在農(nóng)田作物生成產(chǎn)量關(guān)鍵時期，連續(xù)26d無降雨，創(chuàng)連續(xù)無降雨天數(shù)新紀錄。

1.2 土壤墑情

2014年8月11日，全市10處土壤墑情測點監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，40cm深度土壤重量含水率11.8%，土壤相對濕度43.7%，較7月11日重量含水率下降10%，土壤相對濕度下降超過20%；同期在農(nóng)田作物調(diào)查，重度干旱區(qū)域面積占44%，中度干旱占24%，成為遼寧省因干旱受災(zāi)比較嚴重的城市之一。

1.3 干旱受災(zāi)

據(jù)2014年8月31日統(tǒng)計，全市農(nóng)田作物種植面積15.29萬hm2，干旱受災(zāi)面積10.21萬hm2，占總面積的66.8%。其中玉米干旱受災(zāi)面積8.58萬hm2，水稻0.85萬hm2，蔬菜面積0.79萬hm2；干旱受災(zāi)面積中，輕旱3.89萬hm2，重旱5.43萬hm2，干枯0.89萬hm2。由于農(nóng)作物受旱面積大，作物生長關(guān)鍵期受旱，糧食產(chǎn)量減產(chǎn)較為嚴重，據(jù)統(tǒng)計全市玉米、水稻、蔬菜等農(nóng)作物減產(chǎn)45.6萬t。同時由于干旱造成全市1.55萬人、0.53萬頭大牲畜飲水困難，需到2km外挑水飲用人口達1163人。

2 干旱評價體系

本文采用氣象廣泛應(yīng)用的降水量距平百分率、干旱指數(shù)結(jié)合受災(zāi)面積和作物減產(chǎn)程度調(diào)查，來綜合評估干旱級別。

2.1 干旱等級

根據(jù)干旱缺水程度，劃分為輕度干旱、中度干旱、嚴重干旱和特大干旱4個等級。

2.2 旱情評價方法

旱情評價方法主要有：土壤墑情法、降水量距平法、連續(xù)無雨日數(shù)法、缺水率法、斷水天數(shù)法等。對雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)和灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)中的水澆地作物旱情及播種期耕地墑情的評估，應(yīng)優(yōu)先采用土壤墑情法，沒有墑情監(jiān)測點的地區(qū)可選擇降水量距平法或連續(xù)無雨日數(shù)法。

2.3 降水量（P）和降水量距平百分率（Pa）

2.3.1 原理和計算方法

降水量距平百分率是指某時段的降水量與常年同期降水量相比的百分率，分析計算中選取遼陽市1954～2013年60年降水序列的平均值。

2.3.2 等級劃分

由于全省范圍內(nèi)各個季節(jié)的降水量變率差異較大，因此利用降水量距平百分率劃分干旱等級對不同地區(qū)和不同時間尺度也有較大差別。《氣象干旱等級》［3］標準評定干旱等級如表1。

表1 單站降水量距平百分率劃分的干旱等級

根據(jù)2014年遼陽市降水量距平百分率劃分的干旱等級成果如表2。

表2 根據(jù)2014年遼陽市降水量距平百分率劃分的干旱等級

2.4 土壤墑情干旱指數(shù)

2.4.1 重量含水率與體積含水率

重量含水率是指土壤中水分的重量與相應(yīng)固相物質(zhì)重量的比值，體積含水率是指土壤中水分占有的體積和土壤總體積的比值。體積含水率與重量含水率兩者之間可以換算。

2.4.2 土壤田間持水量測定

土壤田間持水量計算方法可采用田間圍框淹灌法或室內(nèi)環(huán)刀法測定［4］。

2.4.2.1 田間圍框淹灌法

選擇野外4m2的實驗區(qū)（2m×2m），做好場地平整、筑埂、圍框并對實驗區(qū)進行灌水，灌水量的計算采用公式：

式中 Q為灌水量（m3）；α為假設(shè)所測土層中的平均田間持水量（%）；ω為灌水前的土壤濕度（%）；ρ為所測深度的土壤容重 （g/m3）， 取1.5；s為實驗區(qū)面積（m2）；h為測定的深度（m）；2為實驗區(qū)補充水量系數(shù)。

2.4.2.2 室內(nèi)環(huán)刀法

（1）在選定的地塊用環(huán)刀采取原狀土，將裝有原狀土的環(huán)刀置于盛水的盤中，使其含水量達到飽和。

（2）將裝有飽和的原狀土環(huán)刀連濾紙一起放在裝有干土（或石英沙）的環(huán)刀上充分吸水。

兩種測定方法都需要在土壤排除重力水后，測定土壤濕度，即田間持水量。土壤排除重力水的時間因土質(zhì)而異，一般沙性土需1～2d，壤性土需2～3d，黏性土需3～4d。

在測定土壤濕度時，每天取樣一次，每次取4個重復的平均值，當同一層次前后兩次測定的土壤濕度差值小于2.0%時，則第2次的測定值即為該層的田間持水量。實驗計算出沙土田間持水量取20%，壤土25%，黏土取27%。

2.4.3 土壤相對濕度

土壤相對濕度是指土壤含水量與田間持水量的百分比，或相對于飽和水量的百分比等相對含水量表示。

2.4.4 等級劃分

土壤相對濕度評定干旱等級，參照《氣象干旱等級》標準評定干旱等級如表3。

表3 土壤相對濕度劃分的干旱等級

根據(jù)2014年土壤相對濕度劃分的干旱等級成果如表4。

表4 土壤相對濕度干旱等級劃分

續(xù)表

3 思考與建議

（1）從2014年遼陽市采用降水量距平百分率和土壤相對濕度兩種簡單干旱指標在劃分干旱等級應(yīng)用實踐來看，與帕爾默（PDSI）、KBDI等以干旱的物理機制為基礎(chǔ)的干旱指標相比，雖然這兩種簡單干旱指標沒有考慮與干旱發(fā)生有關(guān)的溫度、土壤、水文及作物等相關(guān)因素，但也能夠較準確地反映局地干旱的強度和影響程度。

（2）使用干旱指標的評估劃分干旱等級，結(jié)合本地區(qū)干旱預(yù)報模型［5］，可對區(qū)域內(nèi)未來旱情發(fā)展趨勢做出預(yù)報。建立預(yù)報模型和干旱指標時選取適宜的時間步長，時間步長越短，其所反映的干旱狀況越精細。

（3）水情分中心加強建立干旱評估監(jiān)測的“軟、硬件”系統(tǒng)。

“軟件”建設(shè)方面，首先綜合考慮干旱成因，完善本地區(qū)干旱預(yù)報模型，以利于預(yù)測未來干旱發(fā)生的時間、范圍和干旱程度；其次綜合分析并掌握本地區(qū)現(xiàn)有水資源承載能力、開發(fā)利用程度、水工程現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等因素。

“硬件”建設(shè)方面，建立水文、氣象、農(nóng)業(yè)信息共享平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；加強旱情監(jiān)測站點監(jiān)測能力和自動化水平，實現(xiàn)水情、土壤墑情、干旱等信息實時采集、分析和預(yù)測的自動化。

［1］張景書.干旱的定義及其邏輯分析［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1993，11（3）： 97-100.

［2］袁文平，周廣勝.干旱指標的理論分析與研究展望［J］.地球科學進展，2004，19（6）：982-991.

［3］GB/T 20481—2006，氣象干旱等級［S］.

［4］王高英，宋志林，羅國政，等.土壤田間持水量測定對比試驗分析［J］.陜西水利，2011（3）：25-28.

［5］康貴春，梁鳳國.遼寧省旱情監(jiān)測系統(tǒng)建議研究［J］.水利水電技術(shù)，2007，38（4）：69-72.