内陆河流域干旱演化分析及风险调控技术

6.4.4.1　单个子流域干旱类型演化定量分析

以红山嘴水文站所在子流域65为例，定量分析气象、水文、农业和生态干旱类型在各典型年和月尺度上的时间变化过程，比较增温增雨条件对各干旱类型的影响。

1.年尺度

子流域65在2004年、多年平均、50%、75%、90%和95%降水频率年的干旱状态见表6.10。从表可以看出其所处的干旱状态，但并不能反映子流域中各干旱类型对综合评估结果的贡献量，以及随时间变化的规律。

基于各干旱类型的权重和模糊评价过程，定量分析各典型年不同干旱类型对综合评估结果的贡献量，即以综合干旱等级的模糊隶属度值为标准，计算不同干旱类型模糊隶属度的比重，以此来分析干旱类型在时间上发生演变的可能性。

表6.10　子流域65各年干旱等级

从表6.11可以看出，尽管干旱类型所占比重变化较小，但在正常模拟、增温和增雨三种情景中，多年平均状况下气象因素随降水量的减少所占比重在增加，正常模拟情况下比重小于增温和增雨情景，增温情景下气象因素所占比重最大。

表6.11　典型降水频率年不同情境下各干旱因素所占比重

水文干旱因素在丰水年和平水年增雨情境下所占比重最大，其次为正常模拟情景，在增温情景下比重最小；而在枯水年正好相反。在增雨情景下，随着降水量的减少，水文干旱因素所占比重不断下降；在正常模拟和增温情境下规律不明显。

农业干旱类型所占比重在正常模拟年份相差不多，但在丰水年和平水年所占比重较枯水年大，且呈现均随降水量的减少而增加的趋势；在增温情景下丰水年和平水年所占比重较枯水年大，但丰水年和平水年比重随降水量的减少而增加，枯水年呈现随降水量的减少而减少的趋势；在增雨情景下较其他年份大，但规律不明显。

生态干旱类型所占比重在正常模拟、增温和增雨情景下，丰水年和平水年较枯水年大，丰水年与枯水年分级较明显，且所占比重均随降水量的减少而增加。

2.月尺度

2007年5—11月子流域65干旱等级见表6.12。从表中可以看出，子流域65总的干旱状况为从轻旱逐渐演变为重旱，而后减轻为中旱。其中除生态干旱一直处于中旱状态外，气象、水文和农业干旱类型变化规律不明显。

表6.12　2007年5—11月子流域65干旱等级

从表6.13可以看出，气象干旱类型除8月份外，所占比重随时间呈现逐渐变小的趋势；水文干旱类型则随时间呈现逐渐增大的趋势；农业干旱类型所占比重变化不明显；而生态干旱类型5—7月、8—10月呈现随时间增加的趋势，在8月份出现转折。

表6.13　2007年5—11月子流域65各干旱类型所占比重

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6.4.4.2　流域干旱类型演化定量分析

以2007年5—11月各干旱类型干旱等级面积的变化情况分析流域各干旱类型在月尺度上的演化过程。

图6.10（一）　流域中旱和重旱等级面积2007年5—11月份月变化情况

图6.10（二）　流域中旱和重旱等级面积2007年5—11月份月变化情况

以各月中旱和重旱等级面积为例，从各月份不同干旱类型中旱面积图上［见图6.10（a）］可以看出，5月份水文干旱造成的中旱面积占比重最大，但随着时间的推移迅速降低，转化为由气象干旱类型占主导；气象干旱造成的中旱面积随时间先增加后减小，而后转化为农业干旱造成的面积占主导；农业干旱造成的中旱面积随时间呈增加的趋势；生态干旱造成的中旱面积比较稳定，呈现先减后增的趋势。

从各月份不同干旱类型重旱面积图［见图6.10（b）］上可知，水文和农业干旱造成的重旱面积占主导。水文干旱在7月份造成的干旱面积达到峰值，随后逐渐减少，但面积比重大；农业干旱与水文干旱趋势相似，但农业干旱造成的重旱最大面积出现在8月，比水文干旱滞后一个月；气象干旱造成的重旱面积在9月和11月较明显，其他月份几乎无影响；生态干旱造成的重旱面积各月较稳定，且面积很小。

6.4.4.3　干旱类型空间演化分析

以2007年5—11月各干旱类型干旱等级面积分布分析流域各干旱类型的空间演变规律，气象干旱类型空间变化趋势见图6.11，农业干旱类型空间演变规律见图6.12。

图6.11（一）　气象干旱类型2007年5—10月空间分布变化

图6.11（二）　气象干旱类型2007年5—10月空间分布变化

图6.12（一）　农业干旱类型2007年5—10月空间分布变化

图6.12（二）　农业干旱类型2007年5—10月空间分布变化

5月份，流域大部分表现为：气象干旱和农业处于轻旱等级，奎屯地区气象干旱处于无旱等级，而此时水文干旱表现为中度干旱。6月气象干旱在北部灌区演变为中度干旱，而水文和农业干旱均演变为重旱，南部山区气象和农业干旱类型仍为轻旱，水文上则表现为中旱。7月气象干旱中旱等级扩大至全流域，水文上表现为全流域的重旱等级，农业重旱等级面积由平原灌区向南北两个方向蔓延。8月沙湾县和玛纳斯县中部、奎屯市、乌苏市及克拉玛依市在流域内的部分在气象上表现为无旱等级，其余区域为中旱等级；奎屯市附近和沙湾县中部在水文干旱类型上表现为中旱和轻旱，其余区域则为重旱级别，北部新湖灌区部分面积则为特旱级别；除沙湾和玛纳斯县中部部分区域农业干旱级别为轻旱外，其他区域为重旱。9月份南部山区气象旱情加重，演变为重旱区域，北部灌区仍为中旱级别；山区西南部部分子流域水文旱情进一步演变为重旱级别，石河子市附近区域减轻；农业旱情南部山区部分子流域进一步加重，而北部新湖灌区及玛河古河道附近区域旱情减轻，演化为中旱级别。10月份南部山区气象旱情解除，演变为无旱级别，而北部灌区仍为中旱等级；水文旱情也有所缓解，西南部区域子流域变为轻旱状况，东南部区域仍为重旱，西岸大渠灌区旱情缓解为中旱，特旱等级面积大大减少；农业旱情也逐渐缓解，中旱面积扩大，重旱面积减少，并在西南部山区降低为轻旱级别，东南部降低为中旱级别，西岸大渠灌区仍为重旱级别。11月份气象旱情南北两大区域差异明显，南部山区为重旱级别，北部灌区为中旱级别；农业旱情除沙湾县中部小部分面积外，全区域基本处于重旱以上级别，北部灌区旱情较重；农业旱情状况与气象相反，南部较北部旱情轻，南部山区缓解至中旱级别，北部灌区重旱面积则比9月份略微增加。

生态干旱类型7月、8月份平原灌区大部分呈现无旱状态；石河子市附近由于地下水位较低，5—11月一直呈现重旱状态；重旱区域外围为部分中旱区域；南部山区各月均为轻旱状态。限于篇幅，水文和生态干旱类型的空间变化图未给出。