供水系统水文干旱预测模型的研究

通过水文干旱识别和枯水期流量预估，建立了供水系统水文干旱的预测模型。它可以给出确定的干旱历时及干旱程序，为关键供水期内水资源的规划和管理提供重要依据。     

干旱荒漠草原型流域水文干旱和气象干旱关系

为了合理评估干旱对荒漠草原流域的影响程度,准确判断气象干旱与水文干旱之间的传播特征,以艾不盖河流域作为典型研究区,基于1965—2021年共57年的月降水和径流资料,计算三种不同时间尺度的SPI和SRI,分析了气象干旱和水文干旱的演变过程、趋势特征及相关性。研究结果表明：应用标准化降水指数SPI和标准化径流指数SRI能够很好地反映气象干旱和水文干旱变化状况;SPI值和SRI值对降水量和径流量的敏感性随着时间尺度的增加而降低,时间尺度越大,发生高等级气象干旱事件和水文干旱事件的频数越高;发生气象干旱事件和水文干旱事件的趋势增强,且发生水文干旱的程度和可能性较气象干旱更重;时间尺度越大,水文干旱与气象干旱相关性越好,同时水文干旱要滞后于气象干旱,滞时为0—1月。研究结果为荒漠草原流域抗旱减灾提供了有效的理论支撑。     

珠江流域1981—2020年水文干旱时空特征分析

基于VIC模型和汇流模型生成的1981—2020年5 km×5 km网格模拟流量数据,构建了长历时、网格化的标准化径流干旱指数(SRDI),对珠江流域水文干旱时空演变特征进行了评估。结果表明：基于模拟流量构建的网格化SRDI能够较好地模拟珠江流域干旱时空演变过程;珠江流域水文干旱的时间演变特征明显,干旱集中发生在夏季,秋季可能发生大范围的水文干旱,季节尺度上一年四季均有可能发生极端干旱;珠江流域水文干旱在空间格局上呈现为自东向西由干旱高频区向干旱长历时、高烈度区过渡分布。     

基于Copula方法的干旱历时和烈度的联合概率分析

采用自回归马尔可夫模型来延长干旱数据,以解决干旱数据短缺的问题,在此基础上获取长序列干旱数据;应用Copula方法模拟干旱历时和干旱烈度之间的相依关系,并用自助抽样法检验Copula函数的拟合效果;最后得出边际分布分别为皮尔逊Ⅲ型和伽马函数的两元联合分布,并计算干旱历时和干旱烈度的联合分布概率.模拟结果表明,Clayton Copula能较好地模拟两变量之间的相依关系.根据Copula联结函数来模拟水文干旱极限事件,可考虑水文干旱极限事件不同变量之间的相依性,方法简单合理,可成为水文干旱极限分析的一个有效工具.     

基于随机模拟和模糊聚类的水文干旱特性分析

为进一步探讨严重水文干旱事件的发生规律和确定黄河上中游地区连续枯水段的发生概率和重现期 ,采用多站季节性随机径流模型生成长序列人工径流 ,利用模糊聚类分析方法对人工径流序列中的枯水年份进行了识别 ,最后以黄河中游测站为例 ,通过对径流序列中不同长度连续枯水段出现情况的统计分析确定了几种条件下严重水文干旱的发生概率和重现期。多站季节性模型和模糊聚类分析相结合进行水文干旱特性分析 ,丰富了现有的研究方法 ,所得研究结论对黄河流域水资源规划和干旱年份的水资源调度和风险管理具有参考价值。     

基于河流出水量的区域水文干旱特征及其水文频率分析——以黔中水利枢纽工程区为例

为了加强区域水文干旱预测预报系统,对区域水文干旱特征变化规律作进一步分析,基于河流出水量这一视角,以黔中水利工程区1960—2016年的逐月径流数据为基础,通过河流出水量估算,采用径流距平百分率及P-Ⅲ(PearsonⅢ)型曲线、适线法等水文频率分析法进行水文干旱特征研究。结果表明:近57年来,黔中水利工程区河流年出水量波动较大,1989年达到历史极低值,出水量总体呈递减趋势;水文干旱主要发生于黔中地区的中部区域,进入21世纪之后区域水文干旱发生得较为频繁,主要以中旱为主,各干旱程度的频率趋势依次为:轻旱中旱重旱特旱;根据P-Ⅲ型水文频率数学模型,河流出水量最小1个月低于52.70 m~3/s,最小3个月低于169.36 m~3/s,最小5个月低于313.90 m~3/s,最小7个月低于543.48 m~3/s时区域内发生20年一遇(P=95%)的水文干旱。     

基于Copula淮河流域水文干旱频率分析及影响研究

选用游程理论识别水文干旱特征变量,基于马尔科夫蒙特卡洛等方法选出最适合的概率分布函数,分析淮河流域干旱历时和干旱烈度的联合频率特征,并对引起水文干旱特征频率变化的原因及影响进行分析,研究结果表明:1)淮河干流上游的干旱次数大于干流中游,干流上游的干旱历时小于干旱中游。淮河支流的干旱次数和干旱历时介于干流上、中游之间,其中淮河南岸的史灌河流域干旱发生次数高于其他2条支流。淠史杭灌区水利工程等导致蒋家集的干旱历时和干旱烈度相关性较低。2)广义帕累托和广义极值分布函数是干旱历时和干旱烈度拟合最优单变量分布函数,Joe Copula是干旱特征拟合最优的多变量Copula函数。在重现期小于30a一遇的干旱历时从长到短依次呈现干流下游、支流、干旱上游,随着重现期的增加,淮河北岸阜阳的干旱历时增加趋势最显著,其次是蚌埠站和班台站。干旱烈度与流域面积呈显著负相关。3)干流站点的联合重现期要大于支流,支流站点在遭遇长干旱历时或强的干旱烈度的干旱事件的概率要大于干流。干流站点的同现重现期却小于支流站点,这反映了干流在遭遇长干旱历时且强干旱烈度的干旱事件的概率要大于支流,干流上游站点与干流下游站点存在同样的规律。     

怒江流域下游地区气象与水文干旱特征研究

以怒江下游勐波罗河流域为例, 利用周边气象站点年的月降水量、月气温和流域出口水文站月径流数据, 计算气象干旱指标标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI), 分析该地区1966—2013年间不同参考期(12个月、6个月和3个月)的气象和水文干旱变化过程, 揭示流域水文干旱与气象干旱发生的关联。研究结果表明, 自21世纪初期以来, 流域各参考期干旱指数呈现减少趋势(干旱增加),尤其是SPEI-6M (参考期为6个月的 SPEI)和SPEI-3M (参考期为3个月的SPEI)。研究区气象与径流干旱均具有多尺度周期性特征: 在20世纪90年代中期之后, 25~30年大尺度周期的等值线中心逐渐下移, 时间尺度缩短为10~15年。进入21世纪以来, 径流干旱在25年以上的大尺度上演变为减弱的干旱期, 在10~15年中尺度上则处于由干旱向微湿润变化的过渡期。径流干旱与气象干旱关系密切, 通过气象干旱指数SPEI-6M, 可以较好地预测年径流干旱变化程度。     

蚕豆(Vicia faba L.)叶片对土壤干旱胁迫的适应机理

蚕豆在不同土壤干旱条件下的盆载试验结果表明，蚕豆对土壤干旱胁迫有一定的适应能力，这种适应能力主要三种调节过程实现，即通过叶片水分饱和亏缺的反馈控制实现的气孔运动的调节；通过K^ 、游离脯氨酸和可溶性总糖积累实现的渗透调节；以及通过活性氧产生与清除而对自由基平衡的调节。     

苦荞对干旱胁迫的应答及外源物质的缓减效应研究

苦荞属于药食两用类作物，适应性广，抗逆性强，表现出耐瘠耐旱的特性。现对苦荞干旱的研究还不够深入，且种植和生产易受干旱胁迫影响。本文阐述近年来对苦荞干旱的研究进展，简述干旱对苦荞生长发育的影响，主要表现在形态、生理、产量等指标，从抗氧化物质、渗透调节等分析其干旱胁迫的生理生化机制以及分子机制，归纳了矿质元素（氮、磷、钾）以及外源激素（褪黑素、烯效唑等）可以缓减苦荞的干旱胁迫，以期为苦荞抗旱性研究和生产应用提供理论基础及参考，对国内外农业中苦荞可持续发展具有重要意义。     

基于MCI的河南干旱时空变化特征分析

利用1971～2018年河南110个气象站点逐日逐日气温和降水量等资料,根据《气象干旱等级》干旱标准,计算得到各站点近48年逐日气象干旱综合指数（MCI）。基于MCI指数分析了历年平均干旱日数、各等级干旱年平均干旱日数、各季节平均干旱日数和干旱站次比的年变化、季节变化特征。结果表明：近48年来河南年平均干旱日数整体趋势自南向北逐渐增加,轻旱、中旱等级干旱年平均日数呈北多南少趋势,春季、夏季和冬季平均干旱日数呈北多南少趋势;近48年来干旱站次比的变化范围较大,区域性干旱在该地区出现的频率最高,河南干旱发生的范围有加大的趋势,除冬季外其它三个季节干旱发生的范围有逐渐加大的趋势。     

以生产生活和生态需水量为指标识别干旱灾害

以区域供水量和需水量的平衡关系为标准,用生产、生活、生态需水量为截断水平,建立干旱灾害识别模型,给出干旱灾害指标.模型应用于晋江供水区,揭示了该供水区发生旱灾的规律及其等级,与实际情况相符合,说明该模型是可行的,可以在实际工作中应用.     

干旱胁迫对胡麻游离脯氨酸累积的影响

用PEG－6000高渗溶液模拟干旱胁迫，研究了干旱胁迫对胡麻累积游离脯氨酸的影响实验结果表明，在相同时间内，干旱胁迫强度越大累积游离脯氨酸量越多；在胁迫强度相同条件下的一定范围内，随着处理时间的延长累积游离脯氨酸量越来越多；最多累积量为对照的11．5倍这一结果与前人在小麦、水稻、高粱等作物上所得结果一致，证明游离脯氨酸是胡麻幼苗的渗透调节物质，累积游离脯氨酸是胡麻幼苗对干旱环境的适应性表现．     

木本植物响应干旱胁迫的研究现状

为深入了解木本植物响应干旱胁迫的分子机理，本文系统的从木本植物对干旱信号的感知、信号转导到转录调控、生理生化反应以及表型变化等方面总结了木本植物对干旱胁迫可能的响应过程.认为木本植物由于其固着根生的特点，不得不进化出相应的机制来应对不断变化的环境.当遭受干旱胁迫时，木本植物根系细胞膜上的感受器首先感知到土壤水分状态的变化，细胞内的蛋白质和激素调控系统触发相应的干旱适应反应.干旱信号通过细胞间的信号传导路径传递到植物体内的各个部位，主要的信号传导途径包括Ca²⁺信号、激素信号和转录因子调控等.一些关键基因和信号通路，如脱落酸(ABA)信号通路、DREB蛋白家族等也参与调控植物的干旱适应性.木本植物也会发生形态和解剖上的变化来减少水分蒸发和增强根系的吸水能力.本文可为抗旱型木本植物选育提供见解.     

冬季4个常绿树种渗透调节物质的动态变化

以盆栽的方法研究了在冬季干旱胁迫条件下,女贞、侧柏、油松、小蜡4个常绿树种的渗透调节物质积累状况及动态变化。土壤含水量采用整体称重法来控制,设2个水分处理,即适宜水分(含水量19%~23%)和干旱胁迫(含水量9%~11%)。结果表明:干旱胁迫条件下,除可溶性糖外,脯氨酸和K 含量均不及适宜水分条件下积累的多,但变化趋势相似;适宜水分条件下,各树种的渗透调节能力较强;侧柏、女贞的主要调节物质为可溶性糖和K ,油松的为脯氨酸和可溶性糖,而小蜡则是三种物质都具有明显调节作用。     

渗透调节物质在作物干旱逆境中的作用

干旱逆境下参与作物渗透调节的物质主要有无机渗透调节离子K 、Ca2 、Mg2 和有机渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸、甜菜碱等.干旱逆境下作物积累渗透调节物质可以维持细胞膨压、促进光合作用、参与作物体内活性氧自由基的清除,提高逆境下作物的收获指数和产量.     

华北地区农业干旱灾害变化特征?

采用干旱灾情数据,以县域为单位,运用受旱率及干旱灾害频率2个指标,分析了华北4省(河南、河北、山东、山西)1949—2000年农业干旱灾害变化特征.研究表明:华北4省农业干旱灾害受旱率52年间呈上升趋势,20世纪80年代之后,中度及中度以上程度干旱灾害发生频率明显增加;干旱灾害频率分布格局有较为明显的东西差异,高频区集中在河南省东北部、山西省北部、山西省西南部及晋中地区;52年间河南省大部及山东省青岛市干旱灾害发生频率有增加的趋势.本研究从灾情记录角度识别了华北4省农业干旱灾害高发区及严重干旱年份,能够为干旱灾害的风险防范及国家防灾减灾工作提供理论支持.     

基于模拟土壤含水量的干旱监测技术

为实现大范围干旱的实时监测,开发了基于模拟土壤含水量的干旱监测技术.采用VIC(variable infiltration capacity)大尺度水文模型模拟了30 km网格尺度的逐日土壤含水量,建立了土壤含水量距平指数(SMAPI),分析了其在2002年山东干旱和2010年西南地区干旱监测中的作用.结果表明,SMAPI具有较明确的物理意义,能够反映大范围干旱在时间和空间上的发生、发展及变化趋势.基于模拟土壤含水量的干旱监测技术,可为全面认识干旱,有效预防和减轻干旱灾害提供技术支持.     

农业干旱遥感监测指数及其适用性研究进展

 干旱是影响农作物生长发育的主要气象灾害,且在全球气候变暖背景下,中国呈现出增多增强的干旱化趋势。本文综述主要遥感干旱指数的最新研究进展,并对其优缺点进行比较,分析了各类农业干旱遥感监测指数的适用性:1)与土壤水分指标密切相关的各指数比较适宜于农业旱情早期预警及土壤干旱型农业旱情监测,对作物生长前期未封垄时,植被覆盖度低,土壤裸露情况下有很好的监测效果;2)表征作物形态及生理指标的各指数比较适宜于农业作物生长过程中,尤其是在封垄后,植被覆盖度较高的时期的旱情监测;3)各类综合干旱指数的适用性广阔,可以根据作物整个生长过程中的不同时期进行改良调整,但由于需要大量参数计算保证其精度,限制了实际应用。     

基于水文模型和遥感的干旱评估和重建

为了描述干旱的空间及时间演进过程,并对比土壤水分干旱和植被干旱之间的异同,利用VIC(variable infiltration capacity)水文模型模拟的土壤水分数据及遥感的归一化植被指数(NDVI)产品,基于SAD(severity-area-duration)方法重建了Colorado流域2000—2008年的干旱事件,通过绘制SAD曲线分析了该流域的干旱特征,并比较了不同干旱指标的差异。结果表明:NDVI百分位数(NDVIP)和土壤水分百分位数(SMP)都可以用于重建Colorado流域的主要干旱事件,并描述对应干旱的特征;NDIVP监测的干旱事件持续时间小于SMP监测的结果。NDVIP具有反应干旱和湿润的能力,但其反映长期干旱的能力受植被生长周期的限制。