流域广义干旱风险评价与风险应对研究——以东辽河流域为例

摘要

作为水循环过程的一类极值过程,干旱随着气候变化和人类活动影响的深入,呈现出广发频发态势,危及到流域的水安全和生态安全。干旱事件的发生具有确定性和随机性的双重特性,需在遵循“自然—人工”二元水循环原理的基础上,采用风险模式进行应对。
　　本文从水资源系统的角度,提出广义干旱的内涵及定量化评价方法;结合自然气候变化、人为气候变化、下垫面条件改变、水利工程调节等对干旱事件的影响特性,构建广义干旱演变的整体驱动模式,并定量识别其驱动机制;结合干旱事件演变的确定性和随机性特征,提出广义干旱风险评价方法与基于3S技术的广义干旱风险区划方法;从节流与开源两方面提出流域广义干旱风险应对措施,并评估措施的实施效果。在上述理论与技术的支撑下,选取干旱事件频发的东辽河流域进行实证研究。
　　通过识别东辽河流域广义干旱的驱动机制可知,流域广义干旱在1960~1981年主要受自然气候变化、下垫面条件改变和水利工程调节的影响,在1982~2010年主要受自然气候变化、人为气候变化、下垫面条件改变和水利工程调节的影响。
　　从水资源系统的角度构建东辽河流域广义干旱评价指标,指标的计算结果与梨树县和公主岭市典型场次的实际旱情较为一致,且该指标在东辽河流域的模拟效果要优于标准化降水指标、Palmer干旱指标和缺水率指标。采用广义干旱评价指标分析东辽河流域广义干旱的时空分布情况可知,1960~2010年流域各评价单元的广义干旱次数、持续时间、强度有较大的差异;各评价单元的广义干旱次数、持续时间和强度在不同年代间亦发生了较大的变化;不同年代流域广义干旱次数、持续时间和强度的重心在空间上发生了明显的转移。
　　通过评价东辽河流域广义干旱风险且绘制流域广义干旱风险区划图可知,流域高风险区主要分布在流域上游的金满水库、八一水库、椅山水库、安西水库、三良水库的供水范围内,以及下游的南崴子灌区、秦屯灌区、梨树灌区和双山灌区。人为气候变化、下垫面条件变化(主要是土地利用变化)、水利工程的调节均在一定程度上使得东辽河流域广义干旱高风险区的面积减少,而低风险区的面积增加。
　　通过从提高农田灌溉水利用系数、减少田间土面蒸发和流域外调水三个方面提出了东辽河流域广义干旱风险应对方案且评估方案的实施效果可知,提高灌溉水利用系数,可使部分评价单元广义干旱风险值降低,同时又提高了另一部分评价单元的广义干旱风险值;减少田间土面蒸发,可使流域大部分评价单元的广义干旱风险值得到大幅度的降低;实行流域外调水后,可以降低流域水利工程供水范围内的评价单元的广义干旱风险值。
　　通过本研究,将进一步发展变化环境下干旱应对理论与技术,并为东辽河流域干旱综合应对提供科学依据。

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第一章 绪论

1.1 选题背景、目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容与技术路线

1.4 拟解决的关键科学问题暨论文创新点

第二章 流域广义干旱风险评价与风险应对理论框架及技术体系

2.1 研究背景

2.2 广义干旱的内涵

2.3 广义干旱的驱动机制

2.4 广义干旱的定量评价

2.5 广义干旱的风险评价

2.6 广义干旱的风险区划

2.7 广义干旱的综合应对

第三章 研究区概况

3.1 流域自然地理概况

3.2 流域社会经济概况

3.3 流域土地利用概况

3.4 流域水资源概况

3.5 流域历史旱情概况

第四章 东辽河流域广义干旱驱动机制识别

4.1 流域气象水文要素演变规律分析

4.2 流域下垫面条件演变规律分析

4.3 流域广义干旱驱动模式识别

第五章 东辽河流域广义干旱风险评价与风险应对模拟平台

5.1 需求分析与整体开发思路

5.2 WEP-DL模型结构

5.3 WEP-DL模型要素过程

5.4 WEP-DL模型输入数据及格式化处理

5.5 WEP-DL模型校验与验证

第六章 东辽河流域广义干旱定量化评价

6.1 流域广义干旱评价指标构建

6.2 流域广义干旱评价指标模拟效果分析

6.3 流域广义干旱评价内容识别

6.4 流域广义干旱时空分布规律

第七章 东辽河流域广义干旱风险评价与风险区划

7.1 流域广义干旱风险评价方法

7.2 不同驱动力作用下的流域广义干旱风险分析

第八章 东辽河流域广义干旱风险应对

8.1 应对目标

8.2 应对策略

8.3 解决方案

8.4 应对措施

第九章 结论与展望

9.1 主要结论

9.2 研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢