盧泰山，李玲萍

（1.武威市涼州區(qū)水務局金塔河水利管理處，甘肅武威733000；2.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所/ 甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室/中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，甘肅蘭州730020；3.甘肅省武威市氣象局，甘肅武威733000）

石羊河流域是我國水資源開發(fā)程度最高的內陸河流域之一，也是干旱區(qū)典型的水資源脆弱帶。石羊河流域中游即武威綠洲近年來由于開發(fā)力度加大，用水量迅速增加，導致石羊河流入下游的地表水量逐年減少，引發(fā)了水資源短缺、用水矛盾激化、植被退化、生態(tài)惡化等一系列生態(tài)環(huán)境問題。本文利用石羊河流域中游3 條河流1961—2017 年的逐月流量資料，采用標準化流量指數計算比較符合當地實際的水文干旱定量指標，揭示氣候變化背景下石羊河流域中游的水文干旱特征，進一步平衡和完善水文干旱評價系統(tǒng)，為石羊河流域中游干旱的客觀評估和準確預測提供參考依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文利用石羊河流域中游3 條河流的3 個水文代表站（四溝嘴、南營水庫、雜木寺）1961—2017 年逐月實測的流量數據資料，從統(tǒng)計意義上看，這樣長的時間序列足夠獲得比較可信的趨勢分析結果。

1.2 研究方法

采用標準化流量指數SDI、游程理論來獲得干旱事件的特征指標，標準化流量指數SDI 計算的基礎資料是水文監(jiān)測斷面的歷史月流量，計算方法類同于標準化降水指數SPI，分析石羊河流域中游的水文干旱特征。SDI 具有多時間尺度的特征，本文選用3 個月和12 個月時間尺度的SDI 作為研究尺度，SDI3 反應年內短期干旱特征，SDI12 反映長期的干旱變化特征。用3—5 月、6—8 月、9—11 月、12 月至翌年2 月分別代表春季、夏季、秋季、冬季，年尺度為1—12 月。

參考變化環(huán)境下無定河流域水文干旱演變規(guī)律及驅動機制分析[1]，用3 種分類標準對石羊河流域實測流量資料進行等級劃分，然后求取其平均值作為石羊河流域中游各干旱等級出現情況的百分比，最后利用累計頻率確定的石羊河流域以SDI 為干旱指數的水文干旱事件干旱等級劃分標準見表1。

表1 標準化流量指數（SDI）干旱分級

干旱一般可以用干旱持續(xù)時間、干旱程度和干旱強度3 個特征來表示，而這些特征可以用游程理論來得到[2，3]。根據表1 所示的水文干旱劃分等級，將SDI 值小于1.21 的月份記為發(fā)生一次干旱事件。

2 石羊河流域中游水文干旱演變特征

2.1 水文干旱歷時、烈度和強度演變特征

從圖1 可知，流域中部1961—2017 年平均干旱歷時為10.6 個月，各年代干旱歷時最長出現在20世紀70 年代，平均持續(xù)時間是12 個月，干旱歷時最短出現在20 世紀60 年代，持續(xù)時間為9 個月；平均干旱烈度為7.40，最強出現在1992 年為21.52,1989年未出現干旱，20 世紀90 年代最強為10.41，20 世紀80 年代最弱為5；平均干旱強度為0.68，最強出現在1992 年為1.79，最強出現在20 世紀90 年代為0.91，20 世紀80 年代最弱為0.49。

2.2 水文干旱時序演變特征

從圖2 可知，石羊河流域中游年SDI 在波動中呈增加趨勢，變化傾向率為0.035/10 a，未通過P＜0.05 的顯著性信度水平，無旱年有7 年。1991 年、1965 年、1962 年和2013 年屬重旱年份，SDI 值分別為-2.19、-1.72、-1.66 和-1.57。通過分析發(fā)現，石羊河流域中游年SDI 變化總體上表現為在波動中呈增加趨勢，但增加幅度很小。

2.3 水文干旱頻率演變特征

從圖3 可知，石羊河流域中游中旱和重旱頻次最高，年、春季、夏季、秋季、冬季的中旱、重旱和特旱發(fā)生頻率之和分別達75%、72%、74%、72%和72%。通過分析發(fā)現，石羊河流域中游水文干旱發(fā)生的概率很高，年水文干旱發(fā)生的頻率高于四季水文干旱發(fā)生的頻率，四季水文干旱發(fā)生頻率最高的是夏季。

3 結論

從干旱歷時、干旱烈度和干旱強度分析，石羊河流域中游干旱歷時20 世紀70 年代最長，20 世紀60年代最短；干旱烈度和強度都是20 世紀90 年代最強，最弱出現在20 世紀80 年代。

從干旱時序分析，石羊河流域中游年SDI 變化總體上表現為在波動中呈增加趨勢，但增加幅度很小。

從干旱頻率分析，石羊河流域中游水文干旱發(fā)生的概率很高，年水文干旱發(fā)生的頻率高于四季水文干旱發(fā)生的頻率，四季水文干旱發(fā)生頻率最高的是夏季。