2022年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析_贾建伟.pdf

第 54 卷 第 2 期2 0 2 3 年 2 月人民长江YangtzeiverVol 54，No 2Feb，2023收稿日期:2022 12 02基金项目:国家自然科学基金长江水科学研究联合基金项目(U2240201)作者简介:贾建伟，男，正高级工程师，硕士，主要从事水文水资源研究。E mail:7176020 qq com文章编号:1001 4179(2023)02 0036 07引用本文:贾建伟，王栋，徐伟峰，等 2022 年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析 J 人民长江，2023，54(2):36 422022 年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析贾 建 伟，王栋，徐 伟 峰，刘昕(长江水利委员会 水文局，湖北 武汉 430010)摘要:2022 年鄱阳湖流域发生了极端的干旱事件，综合评估其干旱程度对于探究流域旱情变化规律、开展抗旱保供水工作具有重要意义。基于鄱阳湖“五河”和湖区 1960 2022 年逐月降水、径流数据，采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SI)指标评估鄱阳湖各分区干旱程度，分析了干旱时空演变特征，结合大气环流指数初探了旱情成因。结果表明:2022 年 7 10 月鄱阳湖流域降水和径流相比历史同期明显减少，不同分区累计降水量偏少 63%78%、径流量偏少 29%70%;2022 年 7 10 月鄱阳湖流域气象干旱和水文干旱程度均较高，且表现为全流域干旱;从 8 月起绝大部分区域表现为中旱以上，部分区域表现为重旱和特旱。根据大气环流资料分析，在 2020 2021 年 La Nina 事件影响下，2022 年夏秋季西太平洋副热带高压偏北，致使流域内降水偏少、高温频发，发生持续高温干旱事件，出现“汛期反枯”现象。研究成果可为鄱阳湖流域抗旱保水工作提供技术支撑。关键词:气象干旱;水文干旱;标准化降水指数;标准化径流指数;鄱阳湖流域中图法分类号:P426 616文献标志码:ADOI:10 16232/j cnki 1001 4179 2023 02 0060引 言干旱是中国发生最频繁、波及范围最广泛、造成损失最严重的自然灾害之一1 2。学者们对于干旱尤其是气象水文干旱评估开展了大量的研究，提出了帕尔默干旱指数(Palmer Drought Severity Index，PDSI)、标准化降水指数(Standardized Precipitation Index，SPI)、标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapo-transpiration Index，SPEI)、径流干旱指数(StreamflowDrought Index，SDI)、标准化径流指数(Standardizedunoff Index，SI)等方法3 6。通过流域水系干旱综合评估，可以进一步准确掌握流域水资源短缺状态和干旱时空分布情况，对于指导流域水资源综合配置和经济社会发展具有重要意义7 8。鄱阳湖作为中国第一大淡水湖，在供水、调洪、涵养水源、维持生物多样性等方面具有重要作用9。然而，随着气候变化的影响，鄱阳湖流域气温呈现出上升趋势，降水的时空分布更加不均匀，增加了干旱发生的风险10。21 世纪以来，鄱阳湖流域干旱的频率和强度均趋于增加，2003，2006，2007，2009 年和 2011 年等均发生了较为严重的旱情。针对鄱阳湖流域干旱情况，谢坤等11 采用 SPEI 指数分析了 60 a 干旱时空变化特征，结果表明，鄱阳湖流域存在南湿北干的空间特征，且季节差异较为明显，并发现鄱阳湖流域的干湿变化与 EI Nino/La Nina 事件之间存在着一定的相关性。郑金丽等12 构建了综合气象干旱指数进行分析，研究表明，鄱阳湖流域干旱时空分布存在一定差异，未来春秋季干旱存在上升的趋势。许斌等13 通过对鄱阳湖流域非一致性干旱频率分析发现，湖口站 2003 年后干旱历时和强度均表现出较大幅度增加的趋势。胡振鹏等14 阐述了 2011 年春夏季鄱阳湖干旱情况，并从历史同期、严重干旱年和连续枯水年分析了旱灾成因。第 2 期贾建伟，等:2022 年鄱阳湖流域干旱综合评估及成因分析刘元波等15 分析了 2000 2010 年鄱阳湖区干旱变化特征，从流域降水、蒸发及出湖径流等方面剖析了鄱阳湖区极端干旱事件频发原因。刘卫林等16 分析了鄱阳湖流域 61 a 干旱演变趋势和周期变化规律，讨论了干旱特征与 ENSO 指数的关系。通过以往研究可以发现，鄱阳湖流域干旱灾害频发，且存在明显的时空分布差异。然而，对于鄱阳湖干旱的研究多从流域整体角度出发或针对历史旱情进行分析，对于赣江、抚河、信江、饶河、修水等“五河”流域和湖区之间的时空差异未曾细化，也缺少对 2022 年干旱形势的分析。2022 年鄱阳湖流域发生了严重旱情，降水量稀少，湖区水位持续偏低，湖区水面面积急速缩减，对区域经济社会发展和生态多样性带来了严重影响17。在此背景下，本文将鄱阳湖流域划分为赣江、抚河、信江、饶河、修水及湖区 6 个分区，采用 SPI 和 SI 指标分别评估 2022 年鄱阳湖流域不同分区的气象干旱和水文干旱情况，综合分析了干旱的时空分布特征及成因，可为探究鄱阳湖流域旱情变化规律、开展流域抗旱保供水工作提供技术支撑，促进区域水利高质量发展。1研究数据和方法1 1研究流域和数据鄱阳湖流域地处长江中下游南岸，集水面积约16 2 万 km2，主要位于江西省境内。鄱阳湖南面承接赣江、抚河、信江、饶河、修水等“五河”来水，北面与长江天然联通，是长江流域重要的调蓄湖泊。根据鄱阳湖流域河流水系及水文站点分布情况，将流域划分为赣江、抚河、信江、饶河、修水及湖区 6 个分区，如图 1所示。本次收集了 6 个分区内降水、径流、主要水库运行资料，并根据站点实测资料，考虑上游水库调蓄影响，计算 6 个分区 1960 年 1 月至 2022 年 10 月天然逐月径流量。(1)降水数据:流域内雨量站 1960 2021 年逐月降水量资料，来源于长江流域水文年鉴;2022 年 1 10月逐月降水量，来源于长江流域防汛预报调度系统。采用泰森多边形法，计算各分区 1960 2022 年逐月降水量。(2)水文数据:外洲、李家渡、梅港、虎山、渡峰坑、虬津、万家埠、湖口站 1960 年 1 月至 2022 年 10 月月径流量资料，星子站 1960 年 1 月至 2022 年 10 月逐日平均水位资料。1960 2021 年数据来源于长江流域水文年鉴，2022 年数据来源于长江流域防汛预报调度系统。(3)水库运行数据:赣江万安、峡江水库和修水柘林水库坝前逐日水位、水位库容曲线，来源于长江流域图 1鄱阳湖流域分区及水文站点分布Fig 1Division of Poyang Lake Basin and distributionof hydrological stations防汛预报调度系统。1 2研究方法分别采用 SPI 和 SI 指标表征流域各分区气象干旱和水文干旱的程度。流域降水量一般服从偏态分布，SPI 指标采用 分布作为某时段降水量的概率密度函数，确定概率密度函数相关参数后将累计概率标准化即为 SPI 值18。SI 指标计算方法与 SPI 指标相同，选用与 SPI 指标相同的 分布，输入为各分区代表站多年的月平均流量序列19。SPI 和 SI 指标可以反映长时间尺度的降水演变和水资源盈亏状况，在干旱评估方面应用广泛20。根据 GB/T 20481 2017气象干旱等级 和相关研究21 23，气象和水文干旱等级均可划分为无旱、轻旱、中旱、重旱和特旱 5 个等级，如表 1 所列。表 1干旱等级划分标准Tab 1Classification criteria of drought grade等级SPI 值SI 值分类1SPI 05SI 05无旱210 SPI 0510 SI 05轻旱315 SPI 1015 SI 10中旱420 SPI 1520 SI 15重旱5SPI 20SI 20特旱2结果分析2 1水文特性1960 2022 年鄱阳湖流域各分区 7 10 月累计降水量如图 2 所示。2022 年 7 10 月，赣江、抚河、信江、饶河、修水、湖区累计降水量分别为 156，91，134，121，167，112 mm，较历史同期均值偏少 63%78%。73人民长江2023 年其中，赣江、抚河、饶河、修水、湖区 7 10 月累计降水量为历史同期最少，信江流域 7 10 月累计降水量为历史同期第二少、仅高于 1967 年。分月来看，各分区8 月和 9 月降水基本属于 63 a 实测记录以来最枯的前3 位，10 月在前 10 位以内(见表 2)。图 2鄱阳湖流域各分区历年 7 10 月累计降水量Fig 2Cumulative precipitation in each division of PoyangLake Basin from July to October in recent 63 years表 2鄱阳湖流域各分区 7 10 月降水量 63 a 来排位Tab 2Accumulative precipitation ranking in each division ofPoyang Lake Basin from July to October in recent 63 years分区7 月8 月9 月10 月7 10 月赣江4263636163抚河5562636063信江4661615762饶河5363635063修水2162635763湖区55636354631960 2022 年 7 10 月鄱阳湖湖区星子站平均水位变化如图 3 所示。该站 2022 年 7 10 月平均水位 10 30 m 为历史同期最低值，较同期均值偏低25%;8 10 月平均水位也均为有记录以来的最低值，日平均水位更是多次刷新同期最低记录。图 3鄱阳湖星子站历年 7 10 月平均水位Fig 3Average water level of Xingzi Station in PoyangLake from July to October in recent 63 years1960 2022 年鄱阳湖流域各分区 7 10 月径流量如图 4 所示。受降水影响，2022 年赣江、抚河、信江、饶河、修水、湖区 7 10 月径流量分别为 105 0 亿，12 4 亿，13 0 亿，9 4 亿，16 8 亿，20 1 亿 m3，较历史同期均值偏少 29%70%。将 1960 2022 年 63 a 径流量降序排列，赣江、抚河、信江、饶河、修水、湖区2022 年 7 10 月径流量分列历史同期第 56，59，60，59，54，58 位;各月排位存在一定差异，7 月来水量偏枯，8，9，10 月基本属于最枯的前 3 位(见表 3)。图 4鄱阳湖流域各分区历年 7 10 月径流量Fig 4unoff of Poyang Lake Basin from July to Octoberin recent 63 years表 3鄱阳湖流域各分区 7 10 月径流量 63 a 来排位Tab 3unoff ranking in each division of Poyang LakeBasin from July to October in recent 63 years分区7 月8 月9 月10 月7 10 月赣江3162626356抚河5160616159信江5159626360饶河5060616159修水2863626354湖区42606263582 2SPI 和 SI 指标分析2022 年1 10 月鄱阳湖流域各分区 SPI 指标如图5 所示。由图 5 可知，2022 年各分区 SPI 指标呈现出下降的趋势，1 6 月各分区多呈现出无旱的状态，仅信江流域 4 月和修水流域 5 月分别表现为轻旱和中旱;7 10 月各分区旱情加剧，陆续出现重旱和特旱。鄱阳湖流域各分区 7 10 月 SPI 指标如表4 所列，