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水 利 学 报

2022 年 2 月 SHUILI XUEBAO 第 53 卷 第 2 期

文章编号：0559-9350（2022）02-0165-11

滦河流域气象干旱向水文干旱传播特征及风险分析

张 璇 ，许 杨 ，郝芳华 ，郝增超 1
1
1
1，2
（1. 北京师范大学 水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室，北京 100875；
2. 北京师范大学 中国绿色发展协同创新中心，北京 100875）

摘要：干旱是一种复杂的自然灾害，气象干旱可能导致水文干旱等灾害，严重影响社会经济发展。探明气象干旱
向水文干旱传播的特征及规律，可为减小干旱损失、保障流域供水用水安全提供技术支持。本文基于滦河山区
1960—2017 年的气象水文数据，应用游程原理识别气象水文干旱事件，甄别二者间的传播特征，并借助 Copula
模型评估气象干旱向水文干旱的风险和干旱传播的临界关系。结果表明：（1）在 1960—2017 年期间，与气象干旱
事件相比，水文干旱事件具有频率低、历时长、峰值低的特点；（2）滦河地区气象干旱和水文干旱传播关系以单
场气象干旱向单场水文干旱传播为主；（3）气象干旱向水文干旱的传播存在明显的滞后效应，从上游至下游地区
干旱滞后时间依次增长；（4）Gumbel Copula 函数能够更准确地评估该流域干旱传播风险，结果显示上游地区发生
干旱传播的风险低于下游地区，上、下游地区气象干旱发展成水文干旱的临界历时分别为 0.93 个月和 1.26 个月，
临界峰值强度分别为 0.66 和 0.44。本研究可为评价不同干旱事件间的传播与演变关系，构建流域干旱风险评价模
型提供新思路。
关键词：气象干旱；水文干旱；干旱传播；Copula 函数；临界条件
中图分类号：P426.616 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210477

1 研究背景

我国降水时空分布不均，水资源总体短缺，气候变暖和极端气候事件的增加对我国水资源的可
持续利用带来了更加严峻的挑战 ［1-2］ 。近年来，我国大范围干旱事件频发，如 2000 年长江流域干旱，
2006 年华南、川渝地区高温干旱，2014 年华北、河南等地特大干旱等，对农业生产、生态环境和社
［3］
会经济产生严重的影响 。据中国气象灾害年鉴统计，2012—2016 年，干旱对我国农业生产和社会
经济造成的损失超过 2000 亿元。研究表明，在未来自然和人类活动驱动的气候变化背景下，水循环
要素间的转化关系将更为复杂 ［4-5］ ，给干旱灾害的成因机制、预警预防和应对措施研究带了新的挑战。
国内外学者从水循环不同要素演变过程带来的影响角度进行干旱评价，提出四大类指标来评价
干旱：以降水指标划分为主的气象干旱，以地表径流和地下水指标划分为主的水文干旱，以土壤水
分和作物指标划分为主的农业干旱，以供水和人类需水指标划分为主的社会经济干旱 ［6-7］ 。大部分干
旱事件的发生起源于降水的偏少（气象干旱）；降水不足时对土壤的水分的补充减少，而随着蒸散发
的能力不断加强，导致土壤水分缺失从而胁迫作物和植物的生长（农业干旱）；当气象干旱持续一定
时间并扩展到一定范围时，区域河川径流减少，河流与湖泊的水位下降（水文干旱）；最终影响社会
经济系统中的水资源供给（社会经济干旱）。通常气象干旱发生发展及结束较快，而农业/水文干旱滞
［4］
后于气象干旱且持续时间较长 。一次完整的干旱过程包括了干旱的发生、发展、持续、缓和、解除

收稿日期：2021-05-28；网络首发时间：2022-02-16
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网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20220215.1700.001.html
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1508901）；国家自然科学基金青年科学基金项目（41907157）
作者简介：张璇（1984-），博士，高级工程师，主要从事流域水环境管理、绿色发展与环境规划、面源污染与管理控制等研究。
E-mail：xuan@bnu.edu.cn
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