水文干旱分析中游程理論的運用論文

　　1 前言

　　干旱是對人類(lèi)威脅很?chē)乐氐淖匀粸暮�，它是指“在長(cháng)期無(wú)降水和少降水或降水異常偏少的氣候背景下，水分供求嚴重不平衡的現象[1-3].”根據學(xué)科的不同可將干旱大致分為四類(lèi)：氣象干旱、農業(yè)干旱、水文干旱和社會(huì )經(jīng)濟干旱[4].干旱形式不同分析方法也多種多樣，利用降雨量對地區干旱的分析屬于水文干旱的范疇，通常用游程理論來(lái)研究分析干旱的程度及分布規律。本文用此方法對山東省 5 個(gè)氣象站點(diǎn)（德州、東營(yíng)、萊陽(yáng)、石島、菏澤）進(jìn) 51a 的降雨資料進(jìn)行計算分析，介紹游程理論在水文干旱中的具體應用。

　　2 游程理論

　　2.1 游程的期望長(cháng)度【1】

　　3. 實(shí)例分析

　　此次采用山東省5個(gè)氣象觀(guān)測站點(diǎn)（德州、東營(yíng)、萊陽(yáng)、石島、菏澤）1961-2011 年逐月降水資料，以氣象干旱中月尺度下 Pa的劃分標準為準則，對干旱過(guò)程進(jìn)行識別�！�2】

　　式中：p為某月的降水量， p為該月多年平均降水量。

　　由式（5）計算各站點(diǎn)各月降水量距平百分率，參考表 1 劃分為相應的干旱烈度，統計不同干旱烈度下游程長(cháng)度和發(fā)生頻率之間的關(guān)系，由公式 1 計算出德州、東營(yíng)等 5 個(gè)站點(diǎn)在 4個(gè)干旱烈度情況下的期望，在期望的基礎上通過(guò)公式 2 得出 4 個(gè)干旱烈度下 5 個(gè)站點(diǎn)的遷移概率。

　　以德州站點(diǎn)為例，當 k=1 時(shí)，統計出最長(cháng)干旱歷時(shí) 5 個(gè)月出現 4 次，最短干旱歷時(shí) 1 個(gè)月出現 73 次，干旱歷時(shí)期望值為1.708 個(gè)月；k=2 時(shí)，最長(cháng)干旱歷時(shí) 3 個(gè)月出現 8 次，最短干旱歷時(shí) 1 個(gè)月出現 69 次，期望值 1.408 個(gè)月；k=3 時(shí)，最長(cháng)干旱歷時(shí) 3 個(gè)月出現 3 次，最短干旱歷時(shí) 1 個(gè)月出現 53 次，期望值1.275 個(gè)月；k=4 時(shí)，最長(cháng)干旱歷時(shí) 2 個(gè)月出現 7 次，最短干旱歷時(shí) 1 個(gè)月出現 39 次，期望值 1.152 個(gè)月。

　　干旱烈度 k=1（輕旱及以上的干旱）時(shí)，石島在各個(gè)烈度下的遷移概率最小，發(fā)生干旱的可能性最低，德州遷移概率最大，發(fā)生干旱的可能性最大。隨著(zhù)干旱烈度的增大，遷移概率隨之減小。在干旱烈度 k=4 時(shí)，石島的遷移概率為 0,從未發(fā)生過(guò)特旱及以上干旱。選取干旱烈度 k=3（重旱及以上的干旱）、k=4（特旱及以上的干旱），由公式（3）計算德州、東營(yíng)等五個(gè)站點(diǎn)的概率分布。干旱連長(cháng)為 1 時(shí)，各個(gè)站點(diǎn)概率分布值為 1,隨著(zhù)干旱連長(cháng)的增大，概率分布值逐漸變小，當連長(cháng)到 7 時(shí)，各個(gè)站點(diǎn)概率分布值為 0.由公式（4）計算各個(gè)站點(diǎn)的重現期。以德州為例，k=3 時(shí)，干旱持續 1 個(gè)月的重現期為 0.46 年，2 個(gè)月的重現期為2.3 年；k=4 時(shí)，干旱持續 1 個(gè)月重現期為 0.7 年，2 個(gè)月的重現期為 5.4 年，隨著(zhù)干旱持續時(shí)間增長(cháng)，重現期越來(lái)越大。發(fā)生同等級干旱時(shí)，石島的重現期較其他站點(diǎn)大，各站點(diǎn)未來(lái)不會(huì )發(fā)生連續大烈度干旱。

　　4 結語(yǔ)

　　通過(guò)對德州、萊陽(yáng)等五個(gè)氣象站點(diǎn) 51a 逐月降雨資料的分析，在五個(gè)站點(diǎn)中德州發(fā)生小烈度干旱概率最大，東營(yíng)發(fā)生大烈度干旱概率最大，各地區未來(lái)不會(huì )發(fā)生連續大烈度干旱。

　　游程理論通過(guò)降雨量分析地區干旱程度簡(jiǎn)潔直觀(guān)，本文僅采用五個(gè)氣象站點(diǎn)，若想反映山東省整體干旱分布情況，需要加入更多站點(diǎn)資料分析。

　　參考文獻：

　　[1]Wilhite D A.Drought planning.A process for state govenment[J].Water Resource Bulletin,1991,27（1）：29-38.

　　[2] 馮平 , 朱元 . 干旱災害的識別途徑 [J]. 自然災害學(xué)報 ,1997.

　　[3]彭高輝，夏軍等。黃河流域干旱頻率分布及輪次數字特征分析[J].人民黃河 ,2011.

　　[4] 董前進(jìn) , 謝平 . 水文干旱研究進(jìn)展 [J]. 水文 ,2014.

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