基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，包括：建立旱情基础数据库；对从旱情基础数据库中提取需进行分析的行政单元经年水资源量进行计算，得到该行政单元经年水资源量累积频率；基于所提取出的行政单元经年水资源量和该行政单元经年水资源量累积频率，得到该行政单元经年水资源累积频率曲线；判别实际干旱年份是否为典型干旱年；从旱情基础数据库中提取农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并通过折算公式得到影响折算系数历年分布；判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异对旱灾的影响是否可以忽略；采用百分位数法确定农业干旱灾害、因旱人饮困难风险等级，以及依据城镇水源情况确定城镇干旱灾害风险等级。镇干旱灾害风险等级。镇干旱灾害风险等级。

【技术实现步骤摘要】
基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法


[0001]本专利技术涉及干旱评估
，特别是涉及一种基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法。

技术介绍

[0002]干旱是一种十分严重且非常复杂的自然灾害，具有发生频率高、影响范围广、持续时间久等特点。它的发生不仅受到降水、气温、蒸散量等自然因素的影响，还与人类活动密切相关。干旱风险评估是量化干旱影响的有效方法途径，可为旱灾风险决策提供科学依据。20世纪初以来，国内外许多专家基于不同资料建立了不同的干旱评价指标，包括单一评价指标和综合评价指标。具体如降水距平干旱指标(单一评价指标)、标准化降雨指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)以及气象综合干旱指数(MCI)等。
[0003]现有干旱风险评估技术主要从气象干旱的角度开展研究，从农业干旱风险、因旱人饮困难、城镇干旱风险角度开展的研究较少，而将水文数据同农业受灾及因旱人饮困难程度结合起来开展干旱风险评估的研究更少。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一、建立旱情基础数据库，并将研究区域划分成N个同级的行政单元；
[0006]步骤二、对第i个行政单元进行研究，从旱情基础数据库中提取需进行分析的行政单元经年水资源量，并对所提取出的行政单元经年水资源量进行计算，得到该行政单元经年水资源量累积频率；i大于等于1且小于等于N；
[0007]步骤三、基于所提取出的行政单元经年水资源量和该行政单元经年水资源量累积频率，进行P
‑
III适线拟合，得到该行政单元经年水资源累积频率曲线；
[0008]步骤四、进行判断：若历史典型干旱年频率与计算得到的该行政单元经年水资源累积频率不相重叠，则判别实际干旱年份用为典型干旱年；
[0009]步骤五、从旱情基础数据库中提取农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并以水资源量及供水量为参数构建历史典型干旱年与现状年的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率折算公式进行计算，得到影响折算系数历年分布；
[0010]步骤六、通过条件函数判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异对旱灾的影响是否可以忽略，若能忽略，则表示现状年的受灾数据等同于历史典型年的结果；若不能忽略，则需要将历史典型年份的旱灾结果折算至现状年；
[0011]步骤七、取i＝i+1，若i小于等于N，则返回步骤二；否则，将所有的同级行政单元的干旱风险评估采用百分位数法确定农业干旱灾害、因旱人饮困难风险等级，以及依据城镇水源情况确定城镇干旱灾害风险等级。
[0012]可选的，所述步骤一中的旱情基础数据库包括需进行分析的区域各行政单元历年
水资源公报、统计年鉴及抗旱规划资料，以年为单位统计单元内系列水资源量、供用水量、农业干旱受灾率、因旱人饮困难率、城镇水源条件指标数据。
[0013]可选的，所述步骤二中的相应经年累积频率的计算方式具体如下：采用Excel软件中的Rank函数或Matlab软件中的Sort函数以降序的方式对经年水资源量进行排序。
[0014]可选的，所述步骤四中判别实际干旱年份作为历史典型干旱年的具体过程如下：
[0015]S4.1、结合经验累积频率数据，采用Excel或Matlab软件中min函数搜索与典型频率临近的经验累积频率，将该经验累积频率对应的年份识别为典型年份，作为初次判别；
[0016]S4.2、基于优化典型年法法则进行多目标优化明确典型年份，作为最终判别；
[0017]S4.3、若通过初次判别的典型年份不遵循优化典型年法则，则剔除该年份及其经验频率，返回min函数继续搜索直至找到满足条件的实际典型年份。
[0018]可选的，传统典型年法遵循的原则具体如下：
[0019]1)确保当年有受灾数据；
[0020]2)向水资源量减小的方向选择；
[0021]3)选取典型年应尽量靠近现状年；
[0022]4)百年一遇典型年为水资源量频率最大年份；
[0023]5)使计算得到的现状年受灾数据的值随频率增加呈上升趋势。
[0024]可选的，所述步骤五中折算系数的计算公式如下：
[0025][0026]其中：K
p
为折算系数，x为典型年的水资源量，w
i
为第i年的供水量，w
status
为现状年供水量。
[0027]可选的，通过条件函数可判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异是否可以忽略的判断方法具体如下：
[0028]若折算系数满足:K
p
∈[0.95 1.05]，则忽略现状年与历史典型年之间供水能力差异对旱灾的影响，K
p
默认为1，现状年的受灾数据等同于历史典型年的结果；
[0029]若折算系数不满足:K
p
∈[0.95 1.05]，需要将历史典型年份的旱灾结果折算到现状年，计算公式为：I
i
＝I
status
×
K
p
，其中：I
i
和I
status
分别表示第i年和现状年的旱灾影响指标。
[0030]可选的，所述步骤七中确定农业干旱灾害、因旱人饮困难风险等级以及城镇干旱灾害风险等级的具体方法如下：
[0031]基于旱情基础数据库，将现状年同一干旱频率下所有行政单元的农业干旱受灾率作为样本，采用Rank或Sort函数将样本数据按升序排列，通过Matlab软件中Prctile百分位数函数计算样本数据对应的百分位数，并根据农业/人饮干旱灾害风险等级划分标准自主划定农业干旱灾害风险等级；
[0032]基于旱情基础数据库，依据城镇水源是否为两源一备、两源、一源一备、一源稳定、一源不稳定五种不同水源情况构建条件函数，并根据城镇干旱灾害风险等级划分标准自主划定城镇干旱灾害风险等级。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0034](1)本专利技术中通过基于干旱受灾数据采用优化典型年法的得到典型年，以能有效
弥补历史数据年限不够长的问题，并能较好反映现实受灾的具体情况，保证整体分布规律。
[0035](2)针对现状年与历史典型年之间因供水能力差异对旱灾的影响，采用更容易满足实际需求的影响折算公式进行折算，以能有效反映现状年与历史典型年之间因供水能力差异造成的旱灾影响变化。
[0036](3)建立以农业受灾率、因旱人饮困难率及城镇水源条件为指标的旱情基础数据库，并采用百分位数法公式确定农业干旱灾害和因旱人饮风险等级、以及依据水源情况确定城镇干旱灾害风险等级，体现了各行政单元多角度上的风险差异。
[0037]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立旱情基础数据库，并将研究区域划分成N个同级的行政单元；步骤二、对第i个行政单元进行研究，从旱情基础数据库中提取需进行分析的行政单元经年水资源量，并对所提取出的行政单元经年水资源量进行计算，得到该行政单元经年水资源量累积频率；i大于等于1且小于等于N；步骤三、基于所提取出的行政单元经年水资源量和该行政单元经年水资源量累积频率，进行P
‑
III适线拟合，得到该行政单元经年水资源累积频率曲线；步骤四、进行判断：若历史典型干旱年频率与计算得到的该行政单元经年水资源累积频率不相重叠，则判别实际干旱年份用为典型干旱年；步骤五、从旱情基础数据库中提取农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并以水资源量及供水量为参数构建历史典型干旱年与现状年的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率折算公式进行计算，得到影响折算系数历年分布；步骤六、通过条件函数判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异对旱灾的影响是否可以忽略，若能忽略，则表示现状年的受灾数据等同于历史典型年的结果；若不能忽略，则需要将历史典型年份的旱灾结果折算至现状年；步骤七、取i＝i+1，若i小于等于N，则返回步骤二；否则，将所有的同级行政单元的干旱风险评估采用百分位数法确定农业干旱灾害、因旱人饮困难风险等级，以及依据城镇水源情况确定城镇干旱灾害风险等级。2.根据权利要求1所述的基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，其特征在于，所述步骤一中的旱情基础数据库包括需进行分析的区域各行政单元历年水资源公报、统计年鉴及抗旱规划资料，以年为单位统计单元内系列水资源量、供用水量、农业干旱受灾率、因旱人饮困难率、城镇水源条件指标数据。3.根据权利要求1所述的基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，其特征在于，所述步骤二中的相应经年累积频率的计算方式具体如下：采用Excel软件中的Rank函数或Matlab软件中的Sort函数以降序的方式对经年水资源量进行排序。4.根据权利要求1所述的基于历史典型干旱年旱灾影响指标的干旱风险评估方法，其特征在于，所述步骤四中判别实际干旱年份作为历史典型干旱年的具体过程如下：S4.1、结合经验累积频率数据，采用Excel或Matlab软件中min函数搜索与典型频率临近的经验累积频率，将该经验累积频率对应的年份识别为典型年份，作为初次判别；S4.2、基于优化典型年法法则进行多目标优化明确典型年份，作为最终判别；S4.3、若通...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏永强，伍佑伦，杨扬，申志高，盛东，谭军，赵伟明，胡颖冰，周翀，王舟，汪敏，赵志尧，
申请(专利权)人：湖南省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：