干旱指标在旱情等级评价中的应用

李智峰

（辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000）

1 旱情监测

辽阳市整体旱情监测系统是由水情分中心、自动雨量测报站、固定土壤墒情监测站及移动墒情监测站组成，监测站点通过数据传输网和分中心水情信息系统形成传输、分析、发布平台，整个系统平台在2014年旱情监测过程中发挥了积极的作用。

1.1 降水

2014年6月1日～8月30日，辽阳市全地区范围内呈现降水量少且分布不均的特点，平均降水量197.1mm，较历年同期432.5mm少235.4mm，是辽阳有降水资料以来的最少年。其中，辽阳市市区降水量140.4mm，比常年同期431.3mm少290.9mm，辽阳县降水量203.7mm，比常年同期443.1mm少203.6mm；灯塔市降水量247.1mm，比常年同期423.2mm少176.1mm。 特别是7月22日～8月16日，在农田作物生成产量关键时期，连续26d无降雨，创连续无降雨天数新纪录。

1.2 土壤墒情

2014年8月11日，全市10处土壤墒情测点监测数据显示，40cm深度土壤重量含水率11.8%，土壤相对湿度43.7%，较7月11日重量含水率下降10%，土壤相对湿度下降超过20%；同期在农田作物调查，重度干旱区域面积占44%，中度干旱占24%，成为辽宁省因干旱受灾比较严重的城市之一。

1.3 干旱受灾

据2014年8月31日统计，全市农田作物种植面积15.29万hm2，干旱受灾面积10.21万hm2，占总面积的66.8%。其中玉米干旱受灾面积8.58万hm2，水稻0.85万hm2，蔬菜面积0.79万hm2；干旱受灾面积中，轻旱3.89万hm2，重旱5.43万hm2，干枯0.89万hm2。由于农作物受旱面积大，作物生长关键期受旱，粮食产量减产较为严重，据统计全市玉米、水稻、蔬菜等农作物减产45.6万t。同时由于干旱造成全市1.55万人、0.53万头大牲畜饮水困难，需到2km外挑水饮用人口达1163人。

2 干旱评价体系

本文采用气象广泛应用的降水量距平百分率、干旱指数结合受灾面积和作物减产程度调查，来综合评估干旱级别。

2.1 干旱等级

根据干旱缺水程度，划分为轻度干旱、中度干旱、严重干旱和特大干旱4个等级。

2.2 旱情评价方法

旱情评价方法主要有：土壤墒情法、降水量距平法、连续无雨日数法、缺水率法、断水天数法等。对雨养农业区和灌溉农业区中的水浇地作物旱情及播种期耕地墒情的评估，应优先采用土壤墒情法，没有墒情监测点的地区可选择降水量距平法或连续无雨日数法。

2.3 降水量（P）和降水量距平百分率（Pa）

2.3.1 原理和计算方法

降水量距平百分率是指某时段的降水量与常年同期降水量相比的百分率，分析计算中选取辽阳市1954～2013年60年降水序列的平均值。

2.3.2 等级划分

由于全省范围内各个季节的降水量变率差异较大，因此利用降水量距平百分率划分干旱等级对不同地区和不同时间尺度也有较大差别。《气象干旱等级》［3］标准评定干旱等级如表1。

表1 单站降水量距平百分率划分的干旱等级

根据2014年辽阳市降水量距平百分率划分的干旱等级成果如表2。

表2 根据2014年辽阳市降水量距平百分率划分的干旱等级

2.4 土壤墒情干旱指数

2.4.1 重量含水率与体积含水率

重量含水率是指土壤中水分的重量与相应固相物质重量的比值，体积含水率是指土壤中水分占有的体积和土壤总体积的比值。体积含水率与重量含水率两者之间可以换算。

2.4.2 土壤田间持水量测定

土壤田间持水量计算方法可采用田间围框淹灌法或室内环刀法测定［4］。

2.4.2.1 田间围框淹灌法

选择野外4m2的实验区（2m×2m），做好场地平整、筑埂、围框并对实验区进行灌水，灌水量的计算采用公式：

式中 Q为灌水量（m3）；α为假设所测土层中的平均田间持水量（%）；ω为灌水前的土壤湿度（%）；ρ为所测深度的土壤容重 （g/m3）， 取1.5；s为实验区面积（m2）；h为测定的深度（m）；2为实验区补充水量系数。

2.4.2.2 室内环刀法

（1）在选定的地块用环刀采取原状土，将装有原状土的环刀置于盛水的盘中，使其含水量达到饱和。

（2）将装有饱和的原状土环刀连滤纸一起放在装有干土（或石英沙）的环刀上充分吸水。

两种测定方法都需要在土壤排除重力水后，测定土壤湿度，即田间持水量。土壤排除重力水的时间因土质而异，一般沙性土需1～2d，壤性土需2～3d，黏性土需3～4d。

在测定土壤湿度时，每天取样一次，每次取4个重复的平均值，当同一层次前后两次测定的土壤湿度差值小于2.0%时，则第2次的测定值即为该层的田间持水量。实验计算出沙土田间持水量取20%，壤土25%，黏土取27%。

2.4.3 土壤相对湿度

土壤相对湿度是指土壤含水量与田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。

2.4.4 等级划分

土壤相对湿度评定干旱等级，参照《气象干旱等级》标准评定干旱等级如表3。

表3 土壤相对湿度划分的干旱等级

根据2014年土壤相对湿度划分的干旱等级成果如表4。

表4 土壤相对湿度干旱等级划分

续表

3 思考与建议

（1）从2014年辽阳市采用降水量距平百分率和土壤相对湿度两种简单干旱指标在划分干旱等级应用实践来看，与帕尔默（PDSI）、KBDI等以干旱的物理机制为基础的干旱指标相比，虽然这两种简单干旱指标没有考虑与干旱发生有关的温度、土壤、水文及作物等相关因素，但也能够较准确地反映局地干旱的强度和影响程度。

（2）使用干旱指标的评估划分干旱等级，结合本地区干旱预报模型［5］，可对区域内未来旱情发展趋势做出预报。建立预报模型和干旱指标时选取适宜的时间步长，时间步长越短，其所反映的干旱状况越精细。

（3）水情分中心加强建立干旱评估监测的“软、硬件”系统。

“软件”建设方面，首先综合考虑干旱成因，完善本地区干旱预报模型，以利于预测未来干旱发生的时间、范围和干旱程度；其次综合分析并掌握本地区现有水资源承载能力、开发利用程度、水工程现状、农业基础条件、农业种植结构等因素。

“硬件”建设方面，建立水文、气象、农业信息共享平台，实现数据共享；加强旱情监测站点监测能力和自动化水平，实现水情、土壤墒情、干旱等信息实时采集、分析和预测的自动化。

［1］张景书.干旱的定义及其逻辑分析［J］.干旱地区农业研究，1993，11（3）： 97-100.

［2］袁文平，周广胜.干旱指标的理论分析与研究展望［J］.地球科学进展，2004，19（6）：982-991.

［3］GB/T 20481—2006，气象干旱等级［S］.

［4］王高英，宋志林，罗国政，等.土壤田间持水量测定对比试验分析［J］.陕西水利，2011（3）：25-28.

［5］康贵春，梁凤国.辽宁省旱情监测系统建议研究［J］.水利水电技术，2007，38（4）：69-72.