渭河平原2 205年旱澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及演變特征分析

朱記偉，徐小鈺，劉家宏，解建倉

(1 西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710048；2 中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038)

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渭河平原2 205年旱澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及演變特征分析

朱記偉1，徐小鈺1，劉家宏2，解建倉1

(1 西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710048；2 中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038)

【目的】 分析渭河平原旱澇災(zāi)害的演變特征及趨勢(shì)，為區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)措施的制定提供依據(jù)?！痉椒ā?基于旱澇災(zāi)害史料，重建渭河平原2 205年(BC193-AD2012年)的旱澇災(zāi)害等級(jí)序列，通過繪制旱澇災(zāi)害等級(jí)圖譜，統(tǒng)計(jì)不同時(shí)間段災(zāi)害的分布及持續(xù)性規(guī)律，并利用累積距平法、滑動(dòng)T檢驗(yàn)法結(jié)合小波分析法探究旱澇災(zāi)害的階段性和周期性特征?！窘Y(jié)果】 2 205年內(nèi)渭河平原共有796年發(fā)生了各類洪澇災(zāi)害，旱災(zāi)發(fā)生總頻次為480年,高于澇災(zāi)的316年，且旱澇交替現(xiàn)象明顯，但近200年旱災(zāi)的發(fā)生頻率有所下降，澇災(zāi)則呈上升趨勢(shì)；2 205年中連旱災(zāi)害發(fā)生總頻率高于連澇災(zāi)害，但連澇災(zāi)害的發(fā)生頻率在近300年有增強(qiáng)趨勢(shì)；旱澇災(zāi)害序列可劃分為2個(gè)干旱期和2個(gè)洪澇期，且干旱期的最長持續(xù)時(shí)間為997年，遠(yuǎn)高于洪澇期的484年；旱澇災(zāi)害在全時(shí)間尺度上，存在24年、67～76年、92年和178～198年的顯著周期?！窘Y(jié)論】 渭河平原2 205年的歷史中，旱澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，且旱澇災(zāi)害序列具有明顯的階段性和周期性。

旱澇災(zāi)害；災(zāi)害發(fā)生規(guī)律；災(zāi)害演變特征；渭河平原

近年來受快速城市化和氣候變化加劇等因素影響，我國旱澇事件呈現(xiàn)頻發(fā)、廣發(fā)和急轉(zhuǎn)態(tài)勢(shì)，“旱澇并存、旱澇急轉(zhuǎn)”等極端氣候現(xiàn)象日漸凸顯，旱澇災(zāi)害對(duì)人們的生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了巨大影響，因此分析其演變規(guī)律及突變性、階段性，成為當(dāng)前自然災(zāi)害研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。兩大國際研究計(jì)劃——“過去全球變化”(PAGES)和“氣候變率與可預(yù)測(cè)性”(CLIVAR)都將歷史時(shí)期的旱澇災(zāi)害時(shí)空變化列為其重點(diǎn)研究內(nèi)容[1]。國外在旱澇災(zāi)害的定量研究方面做出了很大貢獻(xiàn)，降水異常指數(shù)(Rainfall Anomaly Index，RAI)、帕爾默干旱指數(shù)(Palmer Drought Severity Index，PDSI)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(Standardized Precipitation Index，SPI)、綜合干旱指數(shù)(Reconnaissance Drought Index，RDI)等眾多旱澇指標(biāo)被建立并應(yīng)用于災(zāi)害規(guī)律研究中[2-6]。國內(nèi)在災(zāi)害史料的收集整理與匯編上也做出了較大貢獻(xiàn)，目前已擁有較為完整的歷史旱澇序列。早在1979年，王紹武等[7]就對(duì)我國近五百年的旱澇災(zāi)害史料進(jìn)行了分析整理，1981年中國氣象局氣象科學(xué)研究院主編了《中國近五百年旱澇分布圖集》[8]，其后張德二等[9-10]又兩次對(duì)其進(jìn)行續(xù)補(bǔ)，將災(zāi)害資料延續(xù)到2000年；基于此，2010年白虎志等[11]編制了《中國西北地區(qū)近500年旱澇分布圖集(1470-2008)》。通過史料對(duì)旱澇災(zāi)害變化規(guī)律及演變趨勢(shì)的研究也有了較成熟的理論，如鄭景云等[12]研究了中國東部地區(qū)百年尺度寒冷時(shí)段和溫暖時(shí)段的旱澇格局變化，萬金紅等[13]分析了中國西北干旱地區(qū)旱澇特征，宋新山等[14]探究了黃淮海中下游地區(qū)旱澇災(zāi)害演變規(guī)律。

渭河平原又稱關(guān)中平原，位于陜西省中部，地處溫帶半干旱、半濕潤氣候區(qū)，降水量年際變化大，年內(nèi)分布不均，因此往往造成旱澇災(zāi)害。目前，關(guān)于渭河平原歷史旱澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及演變特征的研究相對(duì)較少。文星等[15]采用旱澇等級(jí)和比值法分析了關(guān)中地區(qū)中世紀(jì)(AD900-AD1199年)的降水變化特征，但距今時(shí)間跨度大，不能對(duì)當(dāng)前應(yīng)對(duì)旱澇提供有效支持；周亞等[16]探究了關(guān)中地區(qū)1900-1949年旱澇災(zāi)害時(shí)空特征，認(rèn)為災(zāi)害的發(fā)生具有階段性和交替性，但未對(duì)災(zāi)害的演變趨勢(shì)進(jìn)行分析。鑒于此，本研究基于史料，重建了渭河平原2 205年(BC193-AD2012年)的旱澇災(zāi)害等級(jí)序列，并從災(zāi)害發(fā)生頻率、分布規(guī)律、持續(xù)性、階段性、周期性等方面,對(duì)渭河平原旱澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及演變特征進(jìn)行了較深入的分析，以期為制定區(qū)域長遠(yuǎn)的防汛抗旱減災(zāi)措施及合理規(guī)劃管理流域水資源提供支持，同時(shí)也為渭河平原歷史時(shí)期旱澇災(zāi)害的研究提供借鑒。

1　資料與方法

1.1資料來源

渭河平原從西漢開始就有較豐富完整的旱澇災(zāi)害史料，本研究BC193-AD1949年的旱澇災(zāi)害資料以《陜西省自然災(zāi)害史料》[17]記載為主，AD1949-AD1995年的旱災(zāi)資料以《陜西省干旱災(zāi)害年鑒(1949-1995年)》[18]資料為主，AD1961-AD2005年的洪澇災(zāi)害資料以《渭河流域基本資料匯編》[19]為主，并參考《中國氣象災(zāi)害大典·陜西卷》[20](BC193-AD2000年)及《中國西北地區(qū)近500年旱澇分布圖集(1470-2008)》[11]里面已有的西安、寶雞兩站1470-2008年的旱澇災(zāi)害史料補(bǔ)充缺資料年份相關(guān)數(shù)據(jù)。AD2009-AD2012年的旱澇災(zāi)害資料主要來自各年的《陜西水利年鑒》[21]和《陜西救災(zāi)年鑒》[22]?！吨袊鞅钡貐^(qū)近500年旱澇分布圖集(1470-2008)》[11]中將旱澇等級(jí)按照5級(jí)劃分，考慮到將旱、澇災(zāi)害分別用兩級(jí)定級(jí)不能很好地反映災(zāi)害的相對(duì)嚴(yán)重程度，因此本研究在此基礎(chǔ)上結(jié)合渭河平原的實(shí)際情況，參考《氣象干旱等級(jí)》(GB/T 20481-2006)國家標(biāo)準(zhǔn)、《中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——洪澇災(zāi)情評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》(SL 579-2012)、《氣象災(zāi)情收集上報(bào)調(diào)查和評(píng)估試行規(guī)定》(氣發(fā)(2005)96號(hào)文件)等相關(guān)規(guī)定，將旱澇災(zāi)害劃分為特澇(旱)、重澇(旱)、輕澇(旱)和正常等7級(jí)(表1)。其中缺資料記載的年份，用“0”表示。

表 1　渭河平原旱澇災(zāi)害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1　Classification standards for droughts and floods in Weihe plain

1.2分析方法

1.2.1累積距平法通過累積距平曲線的升降趨勢(shì)可直觀判斷旱澇災(zāi)害隨時(shí)間的變化。公式[23]為：

(1)

1.2.2滑動(dòng)T檢驗(yàn)法滑動(dòng)T檢驗(yàn)通過檢驗(yàn)?zāi)骋换鶞?zhǔn)點(diǎn)兩側(cè)的兩段旱澇等級(jí)子序列均值有無明顯差異來尋找突變點(diǎn)。若檢驗(yàn)結(jié)果超過一定的顯著性水平，則該基準(zhǔn)點(diǎn)處有突變發(fā)生。定義統(tǒng)計(jì)量[23]：

(2)

(3)

1.2.3小波分析法小波分析是基于傅里葉變換的一種時(shí)頻分析法，能更好地分析旱澇災(zāi)害序列的變化尺度和發(fā)生變化的時(shí)間位置。由于旱澇災(zāi)害序列的演變是連續(xù)且具有多時(shí)間尺度的變化，因此本節(jié)中采用基于Morlet函數(shù)的連續(xù)復(fù)小波變換來分析[24]。旱澇災(zāi)害等級(jí)函數(shù)f(t)的連續(xù)小波變換表示為：

(4)

(5)

Morlet小波函數(shù)及小波方差的計(jì)算可表示為：

ψ(t)=Ce-t2/2cos 5t，

(6)

式中，C為小波函數(shù)變化系數(shù)。

Var(a)=∑[ωf(a,b)]2。

(7)

2　結(jié)果與分析

2.1渭河平原旱澇發(fā)生規(guī)律

2.1.1旱澇災(zāi)害等級(jí)圖譜整理旱澇災(zāi)害史料，可知2 205年(BC193-AD2012年)中陜西省有旱澇災(zāi)害記載的年份共有973年，渭河平原2 205年中共發(fā)生各類旱澇災(zāi)害796年，發(fā)生頻率為39.10%(圖1)。其中，發(fā)生各類洪澇災(zāi)害316年，平均每6.98年一遇；發(fā)生各類干旱災(zāi)害480年，平均每4.59年一遇。就洪澇災(zāi)害而言，2 205年中共發(fā)生特澇災(zāi)害22年，平均100.23年一遇；發(fā)生重澇災(zāi)害107年，平均20.61年一遇。就干旱災(zāi)害而言，2 205年中共發(fā)生特旱災(zāi)害28年，平均78.75年一遇；發(fā)生重旱災(zāi)害119年，平均18.53年一遇。

圖 1　渭河平原2 205年旱澇災(zāi)害等級(jí)序列圖譜Fig.1　Droughts and floods grade sequence in Weihe plain during past 2 205 years

此外，渭河平原旱澇災(zāi)害持續(xù)時(shí)間長，災(zāi)害強(qiáng)度大，特重旱、澇災(zāi)害往往交替發(fā)生，如AD709-AD711年長達(dá)3年的重澇災(zāi)害之后，發(fā)生了長達(dá)5年的干旱災(zāi)害，其中重旱災(zāi)害3年；AD1952-AD1954年3年的特重洪澇災(zāi)害之后，AD1955年發(fā)生了特重干旱災(zāi)害，AD1956-AD1959緊接著發(fā)生了2年特重洪澇災(zāi)害和2年特旱災(zāi)害。由此可見，渭河平原是一個(gè)旱澇災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，旱災(zāi)較澇災(zāi)發(fā)生頻率高，且旱澇交替現(xiàn)象明顯。

2.1.2旱澇災(zāi)害時(shí)間分布特征統(tǒng)計(jì)渭河平原 2 205 年(BC193-AD2012年)中不同時(shí)間段(時(shí)間間隔為100年)上旱澇災(zāi)害的發(fā)生情況，為消除歷史久遠(yuǎn)資料記載缺乏的影響，計(jì)算各個(gè)時(shí)段不同等級(jí)的旱澇災(zāi)害發(fā)生年份占本時(shí)間段有資料記載年份的比例，獲取旱澇災(zāi)害發(fā)生頻率，結(jié)果見表2。從表2可知，不同時(shí)間段上不同等級(jí)旱澇災(zāi)害的發(fā)生頻率不盡相同，但整體上干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率高于洪澇災(zāi)害。AD1800年以前各時(shí)間段上干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率均高于洪澇災(zāi)害，而AD1801-AD1900、AD1901-AD2012年洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率則高于干旱災(zāi)害。洪澇災(zāi)害發(fā)生頻率較高的時(shí)段集中于AD1801-AD1900、AD1901-AD2012、AD801-AD900年，其中特、重級(jí)洪澇災(zāi)害在AD1901-AD2012、AD1-AD100、AD1801-AD1900年發(fā)生較頻繁；干旱災(zāi)害發(fā)生頻率較高的時(shí)段集中于BC101-BC193、BC1-BC100、AD301-AD400、AD501-AD600、AD1-AD100年，其中特、重級(jí)干旱災(zāi)害在AD101-AD200、AD201-AD300、AD401-AD500年發(fā)生較頻繁。由此可推斷，渭河平原近200年干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率有下降趨勢(shì)，洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率有上升趨勢(shì)。

2.1.3旱澇災(zāi)害的持續(xù)性旱澇災(zāi)害的持續(xù)發(fā)生往往帶來較大的災(zāi)害性影響，因此，對(duì)旱澇災(zāi)害的持續(xù)性進(jìn)行研究，對(duì)于旱澇災(zāi)害的應(yīng)對(duì)與預(yù)警具有重要意義。所謂旱澇災(zāi)害的持續(xù)性，就是對(duì)干旱或洪澇災(zāi)害持續(xù)出現(xiàn)2年或2年以上就記為發(fā)生一次連旱或連澇事件?？紤]到資料記載的不均勻性，本研究取表2中資料完整性高于30%的時(shí)間段用于旱澇災(zāi)害持續(xù)性的分析。由于時(shí)間序列較長，為簡化分析過程，本研究對(duì)渭河平原2 205年(BC193-AD2012年)的旱澇災(zāi)害以300年為時(shí)間尺度進(jìn)行持續(xù)性分析，分為AD601-AD900、AD901-AD1200、AD1201-AD1500、AD1501-AD1800、AD1801-AD2012共5個(gè)階段，分別統(tǒng)計(jì)干旱、洪澇災(zāi)害持續(xù)發(fā)生的年數(shù)占有資料記載年份的比例，結(jié)果見圖2。由圖2可知，2 205年中渭河平原連旱災(zāi)害發(fā)生總頻率高于連澇災(zāi)害，這與宋新山等[14]提出的黃河流域中游地區(qū)總體上以偏旱和干旱多發(fā)為主的結(jié)果相符。

表 2　渭河平原2 205年中不同時(shí)間段旱澇災(zāi)害等級(jí)分布頻率Table 2　Droughts and floods grade distribution frequency in Weihe plain at different periods during past 2205 years　%

2 205年中發(fā)生各類連旱災(zāi)害事件的平均頻率達(dá)到69.036%，各類連澇災(zāi)害事件的平均頻率達(dá)到 56.354%。持續(xù)2年災(zāi)害事件發(fā)生最多，其中2年連旱災(zāi)害發(fā)生的平均頻率達(dá)到38.307%，2年連澇災(zāi)害的平均頻率達(dá)到28.458%；其次是持續(xù)3年災(zāi)害事件，其中3年連旱災(zāi)害發(fā)生平均頻率達(dá)到 17.095%，3年連澇災(zāi)害的平均頻率達(dá)到12.206%。干旱災(zāi)害持續(xù)最長時(shí)間達(dá)到7年，洪澇災(zāi)害持續(xù)時(shí)間最長達(dá)到10年。就不同的時(shí)間分布而言，在AD1201-AD1500、AD1501-AD1800、AD1801-AD2012年3個(gè)時(shí)間段上各類持續(xù)干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率幾乎相等，持續(xù)洪澇災(zāi)害在AD1801-AD2012年的持續(xù)性和發(fā)生頻率均發(fā)生較大的增長，且大于AD1801-2012年持續(xù)干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率，其余時(shí)間段持續(xù)洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率都小于持續(xù)干旱災(zāi)害。由此可見，持續(xù)洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率在最近300年有增強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖 2　渭河平原2 205年中旱澇災(zāi)害持續(xù)性的分析 正頻率表示持續(xù)干旱災(zāi)害的發(fā)生，負(fù)頻率表示持續(xù)洪澇災(zāi)害的發(fā)生Fig.2　Droughts and floods sustainability analysis in Weihe plain during past 2 205 years Positive frequencies stand for the occurrence of continuous droughts and negative frequencies stand for occurrence of continuous floods

2.2渭河平原旱澇演變規(guī)律

2.2.1旱澇災(zāi)害的階段性為了解渭河平原旱澇災(zāi)害變化的階段性，進(jìn)一步分析渭河平原旱澇災(zāi)害的變化趨勢(shì)，基于累積距平法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用101年滑動(dòng)平均分析法消除短于滑動(dòng)長度的周期，以更好地體現(xiàn)旱澇災(zāi)害變化曲線的趨勢(shì)性，并繪制圖3。在圖3中，曲線上升代表該時(shí)期災(zāi)害以干旱為主，曲線下降代表該時(shí)期災(zāi)害以洪澇為主。利用曲線的升降趨勢(shì)，結(jié)合滑動(dòng)T檢驗(yàn)法，對(duì)相鄰兩段不同變化趨勢(shì)的曲線進(jìn)行差異性判定。由T檢驗(yàn)法分析可知，在t統(tǒng)計(jì)量P<0.01顯著性水平時(shí)，存在AD804、AD868、AD1529年 3個(gè)突變點(diǎn)，在突變點(diǎn)AD804、AD1529年處呈現(xiàn)從干旱期向洪澇期的轉(zhuǎn)變，在突變點(diǎn)AD868年處呈現(xiàn)從洪澇期向干旱期的轉(zhuǎn)變。據(jù)此可將渭河平原旱澇災(zāi)害劃分為BC193-AD804(持續(xù)997年)、AD869-AD1529(持續(xù)661年)年2個(gè)以旱為主時(shí)期和AD805-AD868(持續(xù)64年)、AD1529-AD2012(持續(xù)484年)年2個(gè)以澇為主的時(shí)期，干旱期的持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)高于洪澇期的持續(xù)時(shí)間，其中干旱期最長持續(xù)時(shí)間達(dá)到997年，洪澇期最長持續(xù)時(shí)間達(dá)到484年。

圖 3　渭河平原2 205年中旱澇災(zāi)害累積距平曲線及101年滑動(dòng)平均曲線Fig.3　Cumulative anomaly curve and moving average curve by 101 years of droughts and floods in Weihe plain during past 2 205 years

2.2.2旱澇災(zāi)害的周期性為充分反映隱藏在旱澇災(zāi)害等級(jí)序列中的周期特性，本研究采用小波變換法分析渭河平原2 205年(BC193-AD2012年)中旱澇災(zāi)害的演變特征?；?.2.3節(jié)中式(4)-(6)，計(jì)算連續(xù)小波變換系數(shù)的實(shí)部，并繪制旱澇災(zāi)害等級(jí)序列小波分析圖，結(jié)果如圖4所示。為便于觀察分析，本研究用不同的顏色區(qū)分不同計(jì)算值，正值表示旱災(zāi)，負(fù)值表示澇災(zāi)。

圖 4　渭河平原2 205年中旱澇災(zāi)害等級(jí)序列的小波分析圖Fig.4　Wavelet analysis of droughts and floods in Weihe plain during past 2 205 years

從圖4可知，渭河平原2 205年(BC193-AD2012年)的旱澇災(zāi)害演變存在明顯的多時(shí)間尺度特征。在全時(shí)間尺度上，存在24年、67～76年、92年和178～198年的顯著周期。其中24年、92年的周期尺度與太陽黑子的22年和 80～120年的周期尺度分別對(duì)應(yīng)，可推斷太陽黑子的活動(dòng)對(duì)渭河平原旱澇災(zāi)害的頻發(fā)存在一定的影響；且24年的周期尺度與朱亞芬[25]、許靖華等[26]提出的中國北方存在20～30年的旱澇變化周期相對(duì)應(yīng)，可見渭河平原的旱澇災(zāi)害與北方地區(qū)旱澇災(zāi)害的發(fā)生具有一定的一致性。BC193-AD70年存在24年、67～76年、118～134年、154年和178～198年的高頻周期振蕩；AD71-AD270年存在155～168年和198年的高頻周期振蕩；AD271-AD640年存在24年、45年和178-198年的高頻周期振蕩；AD641-AD1160年存在24年、67～76年、92年和178～198年的高頻周期振蕩；AD1431-AD2012年存在92年和198年的高頻周期振蕩。

小波方差圖可直觀反映旱澇災(zāi)害等級(jí)序列波動(dòng)能量隨時(shí)間尺度的變化，準(zhǔn)確診斷出多長周期的振動(dòng)最強(qiáng)，有利于確定旱澇演變的主周期[13,23]。從圖5可知，2 205年中渭河平原的旱澇災(zāi)害等級(jí)序列主要存在3個(gè)較明顯的峰值，即24年、92年和198年的時(shí)間尺度，這與小波變換分析中全時(shí)間尺度上的周期尺度幾乎對(duì)應(yīng)。其中最大峰值出現(xiàn)在198年的時(shí)間尺度上，說明198年的時(shí)間尺度是渭河平原地區(qū)旱澇災(zāi)害演變的第一主周期；92年和24年的時(shí)間尺度分別對(duì)應(yīng)第二峰值和第三峰值，表明92年和24年分別是渭河平原地區(qū)旱澇災(zāi)害演變的第二主周期和第三主周期。

圖 5　渭河平原2 205年中旱澇災(zāi)害等級(jí)序列小波方差圖Fig.5　Wavelet variance of droughts and floods in Weihe plain during past 2 205 years

3　結(jié)　論

1)渭河平原2 205年中發(fā)生各類旱澇災(zāi)害的年份共有796年，其中發(fā)生洪澇災(zāi)害316年，發(fā)生干旱災(zāi)害480年，干旱災(zāi)害發(fā)生頻率高于洪澇災(zāi)害，且旱澇交替現(xiàn)象明顯。

2)2 205年中，渭河平原不同時(shí)間段上不同等級(jí)旱澇災(zāi)害的發(fā)生頻率不盡相同。澇災(zāi)集中發(fā)生于AD1801-AD1900、AD1901-AD2012和AD801-AD900年；旱災(zāi)集中發(fā)生于BC101-BC193、BC1-BC100、AD301-AD400、AD501-AD600和AD1-AD100年。近200年旱災(zāi)發(fā)生頻率有下降趨勢(shì)，澇災(zāi)則表現(xiàn)出上升趨勢(shì)。

3)2 205年中渭河平原連旱、連澇災(zāi)害頻繁，持續(xù)2年災(zāi)害事件發(fā)生最多。干旱災(zāi)害持續(xù)最長時(shí)間達(dá)到7年，洪澇災(zāi)害持續(xù)最長時(shí)間達(dá)到10年。連旱災(zāi)害發(fā)生的平均頻率(69.036%)高于連澇災(zāi)害(56.354%)，但連澇災(zāi)害的發(fā)生在最近300年有增強(qiáng)趨勢(shì)。

4)渭河平原2 205年中旱澇災(zāi)害演變具有明顯的階段性。旱澇災(zāi)害序列可劃分為BC193-AD804、AD869-AD1529年 2個(gè)干旱期和AD805-AD868、AD1529-AD2012年2個(gè)洪澇期。且干旱期的最長持續(xù)時(shí)間(997年)遠(yuǎn)高于洪澇期(484年)。

5)渭河平原2 205年內(nèi)的旱澇災(zāi)害演變存在明顯的多時(shí)間尺度特征。在全時(shí)間尺度上，存在24年、67～76年、92年和178～198年的顯著周期，且198年的時(shí)間尺度是渭河平原地區(qū)旱澇災(zāi)害演變的第一主周期。

[1]楊保，施雅風(fēng)，李恒鵬.過去2ka氣候變化研究進(jìn)展 [J].地球科學(xué)進(jìn)展,2002,17(1):110-117.

Yang B,Shi Y F,Li H P.Some advances in climatic change over the two millennia [J].Advance in Earth Sciences,2002,17(1):110-117.

[2]Van-Rooy M P.A rainfall anomaly index (RAI) independent of time and space [J].Notos,1965(14):43.

[3]Palmer W C.The abnormally dry weather of 1961-1966 in the Northeastern United States [J].New York University Geophys Res Lab Rep,1967,68(3):32-56.

[4]Palmer W C.Keeping track of crop moisture conditions，nationwide:the new crop moisture index [J].Weather Wis,1968,21:156-161.

[5]McKee T B,Doesken N J,Kleist J.The relationship of drought frequency and duration to time scales [C]//Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology.Boston,MA,USA:American Meteorological Society,1993,17(22):179-183.

[6]Mohammad A A Z,Bellie S,Ashish S.Droughts in a warming climate:a global assessment of standardized precipitation index (SPI) and reconnaissance drought index (RDI) [J].Journal of Hydrology,2014,25(13):1-14.

[7]王紹武，趙宗慈.近五百年我國旱澇史料的分析 [J].氣象雜志，1979,34(4):329-341.

Wang S W,Zhao Z C.Analysis on the drought and waterlogging historical data of China in recent five hundred years [J].Acta Geographica Sinica,1979,34(4):329-341.

[8]中國氣象局氣象科學(xué)研究院.中國近五百年旱澇分布圖集 [M].北京:地圖出版社，1981.

Chinese Academy of Meteorological Sciences.The drought and waterlogging distribution atlas of China in recent five hundred years [M].Beijing:Map Press,1981.

[9]張德二，劉傳志.《中國近五百年旱澇分布圖集》續(xù)補(bǔ) [J].氣象雜志，1993,19(11):41-45.

Zhang D E,Liu C Z.The supplement ofthedroughtandwaterloggingdistributionatlasofChinainrecentfivehundredyears[J].Acta Meteorologica Sinica,1993,19(11):41-45.

[10]張德二，李小泉，梁有葉.《中國近五百年旱澇分布圖集》的再續(xù)補(bǔ)(1993-2000) [J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2003,17(3):381-388.

Zhang D E,Li X Q,Liang Y Y.The continuous supplement ofthedroughtandwaterloggingdistributionatlasofChinainrecentfivehundredyears(1993-2000) [J].Journal of Applied Meteorological Science,2003,17(3):381-388.

[11]白虎志，董安祥，鄭廣芬，等.中國西北地區(qū)近500年旱澇分布圖集(1470-2008) [M].北京:氣象出版社，2010.

Bai H Z,Dong A X,Zheng G F,et al.The drought and waterlogging distribution atlas of Northwest China in recent five hundred years (1470-2008) [M].Beijing: Meteorological Press,2010.

[12]鄭景云,郝志新,張學(xué)珍,等.中國東部過去2 000年百年冷暖的旱澇格局 [J].科學(xué)通報(bào)，2014,59(30)：2964-2971.

Zheng J Y,Hao Z X,Zhang X Z,et al.Drought/flood spatial patterns in centennial cold and warm periods of the past 2 000 years over eastern China [J].Chinese Science Bulletin,2014,59(30):2964-2971.

[13]萬金紅，呂娟，劉和平，等.1470-2008年中國西北干旱地區(qū)旱澇變化特征分析 [J].水科學(xué)進(jìn)展,2014,25(5):625-631.

Wan J H,Lü J,Liu H P,et al.Drought-flood variation characteristics and trends in arid Northwestern China during 1470-2008 [J].Advances in Water Science,2014,25(5):625-631.

[14]宋新山，嚴(yán)登華，王宇暉，等.基于Markov模型分析黃淮海中東部地區(qū)540年來的旱澇演變特征 [J].水利學(xué)報(bào)，2013，44(12):1425-1432.

Song X S,Yan D H,Wang Y H,et al.Analysis on the evolution of drought and flood class in the east-central Huang-Huai-Hai plain over the last 540 years basing on Markov model [J].Journal of Hydraulic Engineering,2013，44(12):1425-1432.

[15]文星，廖杰，段翰晨，等.基于歷史文獻(xiàn)記載的關(guān)中地區(qū)中世紀(jì)干旱過程 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012，26(3):83-87.

Wen X,Liao J,Duan H C,et al.A drought process of medieval times in Guanzhong region based on historical records [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2012,26(3):83-87.

[16]周亞，張俊鋒.1900-1949年關(guān)中地區(qū)旱澇災(zāi)害時(shí)空特征初探 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，21(1):73-77.

Zhou Y,Zhang J F.The primary probe to the spacio-temporal characteristics of drought and flood in Guanzhong region from 1900 to 1949 [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007，21(1):73-77.

[17]陜西省氣象局氣象臺(tái).陜西省自然災(zāi)害史料 [R].西安：陜西省氣象局氣象臺(tái)，1976.

Meteorological Observatory of Shaanxi Meteorological Bureau.The historical natural disasters in Shaanxi province [R].Xi’an:The Weather Observatory in Shaanxi Province,1976.

[18]陜西省抗旱辦公室，陜西省農(nóng)業(yè)氣象中心.陜西省干旱災(zāi)害年鑒(1949-1995年) [M].西安：西安地圖出版社，1999.

Office of Drought Resistance of Shaanxi Province,Agricultural Meteorological Center of Shaanxi Province.Shaanxi drought disasters yearbook(1949-1995) [M].Xi’an:Map Press of Xi’an,1999.

[19]陜西省江河水庫管理局.渭河流域基本資料匯編 [R].西安：陜西省江河水庫管理局，2007.

River Reservoir Management Bureau of Shaanxi Province.The compilation of basic materials of Weihe river basin [R].Xi’an:Rivers and Reservoirs Administration of Shaanxi Province,2007.

[20]溫克剛.中國氣象災(zāi)害大典·陜西卷 [M].北京：氣象出版社，2005.

Wen K G.Meteorological disaster of China·Shaanxi [M].Beijing:Meteorological Press,2005.

[21]《陜西水利年鑒》編纂委員會(huì).陜西水利年鑒 [M].北京：中國水利水電出版社，2009-2012.

Compilation Committee ofShaanxiwaterresourcesyearbook.Shaanxi water resources yearbook [M].Beijing:China Water & Power Press:2009-2012.

[22]《陜西救災(zāi)年鑒》編委會(huì).陜西救災(zāi)年鑒 [M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2009-2012.

Compilation Committee ofShaanxidisasterreliefyearbook.Shaanxi disaster relief yearbook [M].Xi’an:Shaanxi Science and Technology Press,2009-2012.

[23]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù) [M].北京：氣象出版社，2007.

Wei F Y.Modern climatic statistical diagnosis and prediction technology [M].Beijing:Meteorological Press,2007.

[24]高成.Matlab小波分析與應(yīng)用 [M].北京:國防工業(yè)出版社，2007.

Gao C.The wavelet analysis and application based on Matlab [M].Beijing:National Defend Industry Press,2007.

[25]朱亞芬.530年來中國東部旱澇分區(qū)及北方旱澇演變 [J].地理學(xué)報(bào)，2003，58(S1)：100-107.

Zhu Y F.The regional division of dryness/wetness over Eastern China and variations of dryness/wetness over Northern China during the last 530 years [J].Acta Geographica Sinica,2003,58(S1):100-107.

[26]許靖華.太陽、氣候、饑荒與民族大遷移 [J].中國科學(xué):D輯，2003，28(4)：367-383.

Xu J H.The sun,climate,famine and the ethnic migration [J].Science in China:Series D,2003,28(4):367-383.

Occurrence regularity and evolution characteristics of droughts and floods in Weihe plain during past 2 205 years

ZHU Jiwei1,XU Xiaoyu1,LIU Jiahong2,XIE Jiancang1

(1StateKeyLaboratoryBaseofEco-hydraulicEngineeringinAridArea,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an,Shaanxi710048,China;2StateKeyLaboratoryofSimulationandRegulationofWaterCycleinRiverBasin,ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038,China)

【Objective】 This study analyzed the evolution feature and tendency of droughts and floods in Weihe plain to provide basis for regional disaster prevention and mitigation.【Method】 Based on historical materials, the grade sequence of droughts and floods in Weihe plain during past 2 205 years (BC193-AD2012) was reconstructed.By drawing sequence map of droughts and floods,the occurrence frequency and sustainability were statistically analyzed.Accumulative departure method,T-test method and wavelet analysis method were also used to analyze the periodic features of droughts and floods.【Result】 There were a total of 796 years with droughts and floods in Weihe plain during the past 2 205 years.Draughts (480) were more frequent than floods (316) and they occurred alternatively.There were a decreasing tendency in the occurrence frequency of droughts and a increasing tendency of floods in recent 200 years.The occurrence frequency of continuous droughts was higher than that of continuous floods,although the latter had an increasing trend in recent 300 years.The sequence was divided into two drought-centered stages and two flood-centered stages,and the longest duration of drought period (997 years) was far larger than that of flood period (484 years).There were significant cycles of 24 years,67-76 years,92 years and 178-198 years in the whole time scale.【Conclusion】 Drought and floods occurred frequently in Weihe plain during past 2 205 years with significant periodicity.

droughts and floods;disaster occurrence regularity;disaster evolution characteristics;Weihe plain

時(shí)間:2016-09-0709:03DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.10.028

2015-07-20

中國工程院重大咨詢項(xiàng)目“我國旱澇事件集合應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略研究”(2012-ZD-13)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“支持最嚴(yán)格水資源管理業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)模式研究與實(shí)現(xiàn)”(51209170)；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目“關(guān)中地區(qū)旱澇災(zāi)害演變特征及多事件相關(guān)性分析”(2016JQ5061)

朱記偉(1982-)，男，山東日照人，副教授，博士，主要從事水資源管理與決策支持研究。E-mail：zhujiwei@xaut.edu.cn

徐小鈺(1989-)，女，四川成都人，在讀碩士，主要從事流域水資源管理與防災(zāi)減災(zāi)研究。E-mail:xautxxy@163.com

P426.616

A

1671-9387(2016)10-0199-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160907.0903.056.html