根据国内外通用的指标分级阈值及内陆河流域的实际情况,确定指标分级标准,并根据分级阈值确定干旱等级的分级隶属度。
6.3.2.1 分级阈值确定方法
对于西北内陆河流域的气象、水文、农业和生态评估指标,没有统一的干旱等级划分阈值,而阈值的确定对干旱评估与区划相当重要。对于干燥度指标,国内外有成熟的研究结果,本书直接引用。对于降水距平值、径流距平值和年产水量距平值的分级阈值选取则是基于概率统计的思想,根据研究区子流域各值长系列(1981—2007年)计算结果,从小到大进行排频,分别取45%、30%、15%和5%频率对应的距平值为正常与轻旱、轻旱与中旱、中旱和重旱、重旱和特旱的临界值。
对于Z指数和土壤相对湿度指标,虽有相关的研究和分类标准,但由于内陆河流域本身的自然环境和下垫面状况已经适应了干旱区的大气候,原有标准并不适合本流域;作物缺水指数的范围在0~1之间,在内陆河流域,作物的实际蒸发远小于参考作物蒸发量,该指标的分级参考内陆河流域实际蒸散发与潜在蒸发能力的比值;作物综合干旱指数大于1属于湿润状况,指标值越小越干旱。以上几个指标根据本流域的实际情况,选择6个典型频率年99个子流域的指标值,按照指标的正、负向性,对指标进行排频,分别设45%、30%、15%和5%频率下对应的指标值为干旱等级划分的分级临界值(见表6.5)。
表6.5 评估指标的分级标准
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植被归一化指数NDVI值的范围在-1~1之间,但NDVI值小于0时,地面为雨、雪、水等反射可见光部分强烈的区域,NDVI值等于0时,地面为裸岩、沙砾等无植被地带,有植被的地带NDVI值大于0,且随着植被覆盖度的提高而增加,故当NDVI值等于0时,归为特大干旱级别,当NDVI值小于0时,归为正常级别,并参考上述频率方法,以45%、30%、15%和5%频率对应的指标值将其在(0,1]范围内分级。对于地下水埋深分级临界值的确定说法不一,本书参考西北地区以往的研究结果[230]以及干旱区植物群落生长特点确定该指标的分级,如地下水埋深小于2.0m的最适植物群落是湿生的芦苇,埋深在2~3.5m的适宜植物群落有胡杨林、柽柳等,埋深在4m左右范围适宜梭梭的生长[231],并根据指标排频的结果,确定地下水埋深在0~3.24m为“正常”级别。
径流距平、NDVI等水文和生态指标分级阈值的确定采用了基于概率分析的方法,一方面使分级标准具有实际的统计意义,并符合流域的实际情况;另一方面减少了部分人为因素对指标阈值的主观影响,使得分级标准更客观。
6.3.2.2 指标阈值分级隶属度
根据指标的分级阈值,基于模糊分级理论,计算指标值所属的干旱等级,建立分级指标的模糊相对隶属度矩阵,见表6.6。
表6.6 指标分级隶属度
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