本发明专利技术公开了一种内陆河三元结构的干旱评价系统，方法步骤如下，1)干旱评价分区；2)山区干旱评价指标构建；3)荒漠区干旱评价指标构建；4)绿洲区干旱评价指标构建；5)干旱演变规律分析，根据步骤2、3、4的分析，可以进行内陆河干旱区的山区、荒漠区、绿洲区的干旱演变规律分析。与现有技术相比较，本发明专利技术方法以“自然‑人工”二元水循环理论为主线，从水资源系统的角度构建适用于内陆河干旱区“高山‑荒漠‑绿洲”三元结构的干旱评价系统，解决了长期以来内陆河干旱区干旱评价的问题，科学全面的反映干旱事件的特征。可广泛应用于内陆河干旱区的干旱评价，特别适用于阿克苏河流域干旱定量化评价。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种干旱监控
，尤其涉及一种适合内陆河干旱区“高山-荒漠-绿洲”三元结构的干旱评价系统。
技术介绍
IPCC第五次气候变化评估报告指出：过去半个多世纪以来，全球几乎所有地区都经历了升温过程，变暖最快的区域为北半球中纬度地区。我国西北干旱区地处中纬度地带的欧亚大陆腹地，是全球气候变化下的敏感地区。该区水资源环境特殊，生态环境较为脆弱，地下水与地表水交换频繁，水资源成为制约社会经济发展、影响生态安全的关键要素，对未来经济社会可持续发展起着至关重要的作用。在气候变化的影响下，内陆河干旱区以山区降水和冰雪融水补给为基础的水资源系统更为脆弱，极端水文事件增加、水资源不确定性加大、水循环过程和生态需水规律改变，干旱频率变化也呈现出明显的地区差异和时间差异。随着人口增长和经济社会发展对水资源需求的进一步增加，内陆河干旱区水资源问题将会更加突出，影响也更为深刻。近50a来，北疆地区干旱强度略有下降，总干旱历时也有缩短趋势，但对于农牧业生产影响最大的春旱和夏旱却在不断加剧，南疆南部干旱强度和干旱历时有轻微上升，东疆中部干旱情况恶化趋势显著，四季干旱程度均有不同程度的增加。阿克苏河流域位于内陆河干旱区，降雨稀少，生态环境脆弱，社会经济活动主要集中在绿洲，用水依赖于山区径流。长期以来，该区域干旱灾害发生频率大，损失严重，是区域经济社会发展的重大障碍。伴随着以增温为主要特征的气候变化，阿克苏河流域近年来气温、降水、径流均出现了显著增长，同时耕地面积也快速增长，在气候变化和人类活动的影响下，流域干旱形势发生了显著变化。基于阿克苏河流域“高山-荒漠-绿洲”三元结构特征，构建科学合理的干旱评价体系，是解决干旱化加剧问题的关键所在，对提高水资源可持续利用和管理水平具有很重要的理论和现实意义。到目前为主，干旱并没有明确的定义，但从总体而言，干旱就是指水资源供应无法满足用水需求的状态。依照干旱对不同水循环要素的响应结果，国内外学者将各种干旱情况进行分类，提出了以气象、水文、农业、社会经济、生态等为主要参考依据的干旱类型。早在1916年，Munger就根据连续日降水小于1.27mm的天数与旱情的关系创建了以降水量为核心的Munger指数；1919年，Kince构建了以连续日降水量为主要参考的Kincer指数；1942年，Blumenstock创建了Blumenstock指数，同样也是以降水量为主要参考因素；1950年徐尔灏创建的标准差指标和1954年McQuigg创建的前期降雨指数都是以降水量为干旱表征因子构建的；1930年，Marcovitch研究了气温在旱情的发生与发展过程中的作用，建立了以降水量和气温双表征因子的Marcovitch干旱评价指数；1965年，Palmer以土壤水分平衡原理作为基础，考虑到蒸散量、土壤水分供给和径流及地表水分损失等多个因素，构建了PDSI指数；1968年Keeth创建了用于森林火灾监测的Keetch-Byrum干旱指数。此外，还有Decile指数、BMDI干旱指数、区域旱涝指数(DAI/FAI)、正负距平指标等。这些方法的主要不足是基于水循环的单一或几个环节进行评价，割裂了水循环的整体性，难以体现干旱的自然和社会属性，难以表征干旱的随机性与确定性的双重特性。任何一次干旱的发生都不会仅仅是简单的某一气象因素异常的干扰，随着气象变化和人类活动影响的不断深入，水循环系统表现为明显的“自然-社会”二元水循环驱动特性，水利工程和灌溉设施的建设在一定程度上改变了干旱时空分布特性，因此对于干旱指标的构建和选择都要在明晰水循环整体要素的基础上，充分考虑自然驱动与社会驱动的影响，才能得出适应于研究区的干旱评价体系。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种以“自然-人工”二元水循环理论为主线，从水资源系统的角度构建适用于内陆河干旱区“高山-荒漠-绿洲”三元结构的干旱评价指标，解决了上述问题的内陆河三元结构的干旱评价系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种内陆河三元结构的干旱评价系统，方法步骤如下，1)干旱评价分区内陆河干旱区下垫面条件(地形、土壤类型、植被覆盖等)和气象因素的空间非均匀性非常明显，为了反映这些因素的影响以及人类活动对内陆河干旱区水循环过程的干扰，基于内陆河干旱区水文地质条件、土地利用现状，将内陆河干旱区进行细化，进行干旱评价单元划分；根据内陆河干旱区的地形地貌条件，利用DEM数据提取地形起伏度直观反映地形的起伏特征，根据地形起伏度(平原区＜30m；山丘区＞30m)将内陆河干旱区划分为平原区和山丘区；根据地形分区和行政分区以及土地利用类型细化山丘区和平原区；根据用水特征及不同土地利用类型将平原区划分为荒漠区和绿洲区；最后，根据内陆河干旱区干流闸口以及灌区的分布情况，细化农业域；根据水文地质条件以及地下水分布情况，细化生态域，最终，将内陆河干旱区划分为山区、荒漠区和绿洲区；2)山区干旱评价指标构建山区为河源区，产流过程为水循环主导过程，是干旱发生的关键因素，因此对于山区以气象干旱为主，选取复合气象干旱指数CI为评估指标，定量评估山区的干旱演变规律；复合气象干旱指数CI是以月尺度和季尺度的标准化降水指数和近30天相对湿润度指数为基础得到的，既反映了短时间尺度和长时间尺度的降水量气候异常情况，又反映了短时间尺度的影响农作物水分亏欠情况。CI指数越小，表明干旱越严重。复合气象干旱指数CI的计算公式为：CI＝0.4Z30+0.4Z90+0.8M30(1)其中，Z30和Z90是标准化降水指数SPI的30天尺度和90天尺度值；M30是近30天的相对湿润度指数；3)荒漠区干旱评价指标构建在荒漠区内生态环境脆弱，地表水资源匮乏，降水又常年不足，因此对于荒漠区植被而言地下水就成了其赖以生存的主要水源，地下水的分布和埋深是植被在荒漠区顺利生长以及种群演替的重要保障。植被生长中所需的水分和养分大部分与地下水的埋深和赋存状态有直接关系，因此选取地下水为荒漠区干旱评估的核心因素，构建荒漠区生态干旱指标，对荒漠区历史旱情进行评估。EI=OHg-HgOHg---(2)]]>其中，EI是荒漠区干旱评价指标，Hg表示评价单元潜水埋深，OHg表示评价单元最佳潜水埋深；4)绿洲区干旱评价指标构建以“自然-人工”二元水循环过程为基础，根据流域内的气象水文数据以及用水数据，利用流域二元水循环模型可实现对不同评估单元不同情景下的供水与需水的模拟，从而明确流域的供水与需水情况。缺水量是由研究区水资源系统内总供水量与总需水量的差值计算得来的，即由于降水量减少，水利工程供水不足而引起的用水短缺。水资源短缺量是当期的缺水量与多年平均缺水量比较得来，绿洲区本身就是缺水区，若是直接采用缺水量进行评价，则绿洲区一直处于干旱状态，不能客观反映水利工程供水的作用，因此，本方法引入了水资源短缺量的概念，将绿洲区的缺水量与多年平均缺水量进行比较，若值为负则旱。本专利技术中供水量取广义水资源量计算结果，即可被生态系统有效利用的大气降水以及水利工程供水等径流性水资源量之和，而需水量则采取评估单元中的农业需水量，即主要参考作物的实际蒸散发量。以“自然-人工”二元水循环理论为指导，在帕默尔干旱指数基础上，从水资源系统的角度，综合考虑干旱事件中具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内陆河三元结构的干旱评价系统，其特征在于：方法步骤如下，。1)干旱评价分区基于内陆河干旱区水文地质条件、土地利用现状，将内陆河干旱区进行细化，进行干旱评价单元划分，将内陆河干旱区划分为山区、荒漠区和绿洲区；2)山区干旱评价指标构建对于山区以气象干旱为主，选取复合气象干旱指数CI为评估指标，定量评估山区的干旱演变规律，CI指数越小，表明干旱越严重；3)荒漠区干旱评价指标构建选取地下水为荒漠区干旱评估的核心因素，构建荒漠区生态干旱指标，对荒漠区历史旱情进行评估其中，EI是荒漠区干旱评价指标，Hg表示评价单元潜水埋深，OHg表示评价单元最佳潜水埋深；4)绿洲区干旱评价指标构建以“自然‑人工”二元水循环理论为指导，在帕默尔干旱指数基础上，从水资源系统的角度，综合考虑干旱事件中具有互依关系的多个影响因子，重新定义评估单元缺水模式，构建出一套可应用于干旱情境下，适应于绿洲区的干旱评价指标，DIi＝Zi/(a+b)+(1+c)DIi‑1 (3)Z＝K×D (4)d＝SW‑DW＝P有效+Rs‑Fw (6)式中：DI为绿洲区干旱评价指标，DIi为第i个月干旱评价指标，DIi‑1为第i‑1个月干旱评价指标；Z为水资源短缺指数；D为水资源短缺量，为多年平均水资源短缺量；SW为总供水量，为多年平均供水量；DW为总需水量，为多年平均需水量；d为缺水量，为多年平均缺水量；P有效为有效降水量；Rs表示水利工程供水量；Fw为农业需水量；K为水资源短缺量修正系数，K′为K的二级近似；5)干旱演变规律分析根据步骤2、3、4的分析，可以进行内陆河干旱区的山区、荒漠区、绿洲区的干旱演变规律分析。...
【技术特征摘要】
2016.04.08 CN 20161021441621.一种内陆河三元结构的干旱评价系统，其特征在于：方法步骤如下，。1)干旱评价分区基于内陆河干旱区水文地质条件、土地利用现状，将内陆河干旱区进行细化，进行干旱评价单元划分，将内陆河干旱区划分为山区、荒漠区和绿洲区；2)山区干旱评价指标构建对于山区以气象干旱为主，选取复合气象干旱指数CI为评估指标，定量评估山区的干旱演变规律，CI指数越小，表明干旱越严重；3)荒漠区干旱评价指标构建选取地下水为荒漠区干旱评估的核心因素，构建荒漠区生态干旱指标，对荒漠区历史旱情进行评估其中，EI是荒漠区干旱评价指标，Hg表示评价单元潜水埋深，OHg表示评价单元最佳潜水埋深；4)绿洲区干旱评价指标构建以“自然-人工”二元水循环理论为指导，在帕默尔干旱指数基础上，从水资源系统的角度，综合考虑干旱事件中具有互依关系的多个影响因子，重新定义评估单元缺水模式，构建出一套可应用于干旱情境下，适应于绿洲区的干旱评价指标，DIi＝Zi/(a+b)+(1+c)DIi-1(3)Z＝K×D(4)d＝SW-DW＝P有效+Rs-Fw(6)式中：DI为绿洲区干旱评价指标，DIi为第i个月干旱评价指标，DIi-1为第i-1个月干旱评价指标；Z为水资源短缺指数；D为水资源短缺量，为多年平均水资源短缺量；SW为总供水量，为多年平均供水量；DW为总需水量，为多年平均需水量；d为缺水量，为多年平均缺水量；P有效为有效降水量；Rs表示水利工程供水量；Fw为农业需水量；K为水资源短缺量修正系数，K′为K的二级近似；5)干旱演变规律分析根据步骤2、3、4的分析，可以进行内陆河干旱区的山区、荒漠区、绿洲区的干旱演变规律分析。2.根据权利要求1所述一种内陆河三元结构的干旱评价系统，其特征在于：步骤1中，根据内陆河干旱区的地形地貌条件，利用DEM数据提取地形起伏度直观反映地形的起伏特征，根据地形起伏度将内陆河干旱区划分为平原区和山丘区；根据地形分区和行政分区以及土地利用类型细化山丘区和平原区；根据用水特征及不同土地利用类型将平原区划分为荒漠区和绿洲区；根据内陆河干旱区干流闸口以及灌...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁白莎，严登华，王浩，杨志勇，李思诺，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。