陳晶 張?zhí)炝?/p>

收稿日期：2023-12-15；接受日期：2024-03-12

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFC300205-06）；云南省高層次人才及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2018HC024）

作者簡介：陳? 晶，女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水文水資源研究。E-mail：chenjingyn@qq.com

通信作者：張?zhí)炝?，男，高?jí)工程師，碩士，主要從事水利規(guī)劃及河道治理研究。E-mail：358284710@qq.com

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章編號(hào)：1001-4179（2024） 06-0114-08

引用本文：陳晶，張?zhí)炝?

滇中高原地區(qū)干旱特性及風(fēng)險(xiǎn)分析

［J］.人民長江，2024，55（6）：114-121.

摘要：滇中高原地區(qū)是云南省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)，也是遭受干旱災(zāi)害最為嚴(yán)重的區(qū)域，研究該區(qū)域干旱特性及其風(fēng)險(xiǎn)對(duì)干旱災(zāi)害防御具有重要意義。采用多元Copula函數(shù)構(gòu)建綜合干旱指數(shù)MDI，識(shí)別出同時(shí)涵蓋氣象、水文、農(nóng)業(yè)3類干旱特性的綜合干旱事件，據(jù)此分析區(qū)域干旱特性，進(jìn)而基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論提出干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，根據(jù)危險(xiǎn)度、種植率、受災(zāi)率、缺水率4個(gè)因子劃分干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，評(píng)估滇中引水工程供水前后對(duì)區(qū)域干旱情勢(shì)的影響。研究結(jié)果表明：① 滇中高原地區(qū)的總體干旱特征為干旱歷時(shí)1.90～5.10月、烈度2.80～4.50，二者的聯(lián)合重現(xiàn)期為2.45～3.14 a；干旱歷時(shí)、烈度、聯(lián)合重現(xiàn)期的地區(qū)分布規(guī)律均為中部楚雄、昆明、玉溪以及南部紅河等州市較長（強(qiáng)），西部大理、東部曲靖等州市較短（弱）；滇中引水工程建成通水后區(qū)域干旱呈現(xiàn)歷時(shí)變短、烈度減弱而聯(lián)合重現(xiàn)期增長的發(fā)展態(tài)勢(shì)。② 滇中引水工程通水前滇中高原區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為4～7級(jí)，工程建成通水后干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較現(xiàn)狀普遍下降1～4級(jí)，干旱風(fēng)險(xiǎn)明顯降低，這表明通過實(shí)施滇中引水工程構(gòu)建滇中高原水網(wǎng)可提高區(qū)域防御干旱災(zāi)害的能力，有利于區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)? 鍵? 詞： 氣象干旱； 水文干旱； 農(nóng)業(yè)干旱； 干旱風(fēng)險(xiǎn)； Copula函數(shù)； 滇中引水工程； 滇中高原

中圖法分類號(hào)： TV213.9；P426.616

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.06.016

0? 引 言

云南省滇中高原地區(qū)包括昆明、玉溪、楚雄、曲靖、大理、紅河以及麗江7州（市）的50個(gè)縣（市、區(qū)），是云南省加快建設(shè)面向西南開放重要橋頭堡的主陣地，也是云南省重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和精細(xì)蔬菜基地核心區(qū)。正在建設(shè)的滇中引水工程自金沙江石鼓斷面引水，將同步建成水源工程、輸配水工程、水廠及配水管網(wǎng)和田間工程，向占整個(gè)滇中高原地區(qū)總面積40%的區(qū)域供水，為緩解區(qū)域水資源供需矛盾、改善河道和高原湖泊的生態(tài)及水環(huán)境狀況服務(wù)［1］。然而，滇中高原地區(qū)干旱頻發(fā)［2］，近 30 a 來旱災(zāi)成災(zāi)面積、受災(zāi)面積和絕收面積均呈增加趨勢(shì)，近10 a來增加趨勢(shì)顯著［3］，中東部旱情尤為嚴(yán)重［4］；滇中干旱一方面對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響顯著，另一方面也會(huì)影響滇中引水工程建成后的調(diào)度運(yùn)行。

目前滇中高原區(qū)鮮有開展干旱特性和風(fēng)險(xiǎn)的研究，亦未開展過滇中引水工程供水后區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)變化研究。國內(nèi)外常用的干旱特性分析方法通常從單一干旱指標(biāo)入手，較少將不同干旱類型耦合進(jìn)行綜合分析［5］；干旱風(fēng)險(xiǎn)分析多采用指標(biāo)法獲取綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，但指標(biāo)的選擇及指標(biāo)權(quán)重的確定受主觀影響較大、評(píng)價(jià)指標(biāo)并沒有相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［6］；干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)能力、作物損失狀況等分析結(jié)果精度不夠［7］，對(duì)干旱強(qiáng)度、影響范圍、造成的損失等預(yù)測(cè)工作尚顯不足［8］。

為填補(bǔ)區(qū)域干旱特性研究的空白，分析區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理及發(fā)展趨勢(shì)，本文以滇中高原地區(qū)為分析對(duì)象，挖掘區(qū)域內(nèi)涵蓋氣象、水文、農(nóng)業(yè)3類干旱特性的綜合干旱事件，分析其影響范圍和重現(xiàn)期的時(shí)空變化特征。在此基礎(chǔ)上，基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論提出干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，并對(duì)比分析滇中引水工程引水前后區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)的變化情況，以期為區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合應(yīng)對(duì)，以及滇中引水工程的水資源配置和供水效益分析提供科學(xué)依據(jù)。

1? 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)資料

1.1? 研究區(qū)概況

滇中高原地區(qū)地處云南省中北部，地勢(shì)西北高、東南低，呈不均勻階梯狀逐級(jí)降低，分布有南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、南溫帶、中溫帶、北溫帶等6個(gè)氣候帶；降雨空間分布極為不均，年內(nèi)分配亦不均勻，夏秋降水集中多洪澇，冬春干旱少雨缺水嚴(yán)重（圖1）。

區(qū)域處于滇中四大流域分水嶺地帶，北臨金沙江，南為紅河，東臨南盤江，西為瀾滄江，年徑流深大多數(shù)在150～300 mm之間，徑流的年內(nèi)分配與降水年內(nèi)分配過程基本對(duì)應(yīng)，汛期和枯期的徑流量差別較大，汛期徑流量占全年的75%～85%，而枯期所占比例極少，區(qū)域內(nèi)普遍呈資源型缺水，同時(shí)水質(zhì)型、工程型缺水并存。

1.2? 數(shù)據(jù)資料

（1） 本次研究水文數(shù)據(jù)來源于滇中高原地區(qū)49個(gè)氣象站1960～2020年逐月降水（mm）數(shù)據(jù)，59個(gè)水文站點(diǎn)1960～2020年逐月天然徑流量（萬m3）數(shù)據(jù)（河流水系、站點(diǎn)分布見圖2），以及統(tǒng)計(jì)年鑒和史料文獻(xiàn)。需要說明的是，本文對(duì)代表性、一致性不足的站點(diǎn)資料進(jìn)行了插補(bǔ)延長、還原計(jì)算等處理。

（2） 氣象數(shù)據(jù)來源于國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)集：中國1 km分辨率逐月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)集［9-13］，中國1 km分辨率月最高溫度數(shù)據(jù)集［10，13］，中國1 km

分辨率月最低溫度數(shù)據(jù)集［11，13］，中國716個(gè)氣象站太陽輻射日均值數(shù)據(jù)集［12，14］。

2? 研究方法

2.1? 干旱識(shí)別

干旱一般分為氣象、水文、農(nóng)業(yè)3類，本次分別采用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）、標(biāo)準(zhǔn)化徑流指數(shù)（SRI）和干濕指數(shù)（Ia）作為3類干旱的輸入識(shí)別因子。其中，SPI通過降水量的Γ分布累積概率計(jì)算得到，表征某時(shí)段降水量出現(xiàn)的概率［15］；SRI由徑流量累積頻率所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分位數(shù)計(jì)算得到，表征某時(shí)段徑流量出現(xiàn)的概率［16-17］；Ia為參考作物騰發(fā)量（ET0）與同期降水量之比值［18］，ET0采用Penman Monteith方程計(jì)算［19］。

考慮到氣象、水文、農(nóng)業(yè)干旱通常耦合發(fā)生，且之間存在著復(fù)雜的傳播關(guān)系，為了兼顧多種干旱類型的信息和特征，本文依托三元Gumbel Copula函數(shù)［20-21］構(gòu)建氣象、水文、農(nóng)業(yè)3類干旱識(shí)別因子的聯(lián)合分布函數(shù)C3，再由C3計(jì)算得到綜合干旱指數(shù)（MDI）。

C3（u1，u2，u3）=exp-［3m=1（-lnum）1/α］α（1）

MDI=Φ-1（C3（u1，u2，u3））（2）

式中：um分別為SPI、SRI、Ia的邊緣分布函數(shù)，m=1，2，3；參數(shù)α∈（0，1］，采用極大似然法［22-23］估計(jì)；Φ為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)［24］。

根據(jù)SPI、SRI、Ia、MDI這4種干旱識(shí)別因子，按游程理論［25-26］分別識(shí)別氣象、水文、農(nóng)業(yè)3類干旱事件及綜合干旱事件，確定各次干旱事件的歷時(shí)D和烈度S兩個(gè)特征變量。由二元Gumbel Copula函數(shù)［27］構(gòu)建D和S的聯(lián)合分布函數(shù)C2，進(jìn)一步推求干旱歷時(shí)與烈度中任一變量超過其均值時(shí)的重現(xiàn)期［28］，即聯(lián)合重現(xiàn)期To。

C2（v1，v2）=exp-［（-lnv1）1/β+（-lnv2）1/β］β（3）

To=1/PD＞d∪S＞s=1/［1-C2v1（d），v2（s）］（4）

式中：v1、v2分別為D和S的邊緣分布函數(shù)；參數(shù)β∈（0，1］，采用極大似然法估計(jì)；d、s分別為D和S的均值；P為變量D或S大于給定值的概率。

2.2? 干旱風(fēng)險(xiǎn)

干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是干旱事件對(duì)承災(zāi)體造成損失的可能性［29］，從干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理來看，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R是危險(xiǎn)性H、暴露度E、脆弱性V、抗旱能力RE這4個(gè)要素綜合作用的結(jié)果［30］。

R=H∩E∩V∩（1-RE）（5）

本文將上述要素分別進(jìn)行具體化。其中，危險(xiǎn)性H通過干旱歷時(shí)、烈度及歷時(shí)和烈度的聯(lián)合分布概率共同表征為危險(xiǎn)度D·S·（1- C2）×100，暴露度E用種植率（種植面積與總面積之比）表示，脆弱性V用受災(zāi)率（受災(zāi)面積與灌溉面積之比）表示，（1-RE）用缺水率（缺水量與需水量之比）表示。定義干旱風(fēng)險(xiǎn)度為公式（6），據(jù)此分析區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)度，并制定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

干旱風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)度×種植率×受災(zāi)率×缺水率（6）

3? 結(jié)果分析

3.1? 干旱特征

3.1.1? 干旱識(shí)別

依據(jù)滇中高原地區(qū)各站1960～2020年歷年逐月數(shù)據(jù)分別計(jì)算SPI、SRI、Ia、MDI這4種干旱識(shí)別因子（圖3）。由圖3可知，4種干旱識(shí)別因子的走勢(shì)、變化

規(guī)律具有較好的一致性，其中SRI、Ia指數(shù)的走勢(shì)滯后于SPI指數(shù)，這是由于一般認(rèn)為干旱始于降雨的持續(xù)缺乏，因此SPI指數(shù)對(duì)于捕捉干旱的開始時(shí)間非常靈敏［29-30］；由于流域產(chǎn)匯流及作物生態(tài)用水的機(jī)理復(fù)雜、過程耗時(shí)［31-32］，水文干旱和農(nóng)業(yè)干旱對(duì)氣象干旱的響應(yīng)存在一定的延遲［33-34］，也使得SRI、Ia指數(shù)能有效識(shí)別干旱的持續(xù)時(shí)段和結(jié)束時(shí)間；MDI指數(shù)由于既包含降雨信息，又包含徑流和作物騰發(fā)量信息，因此能夠?qū)PI、SRI、Ia指數(shù)所捕捉的干旱開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、結(jié)束時(shí)間都涵括在內(nèi)。

根據(jù)4種干旱識(shí)別因子，運(yùn)用游程理論對(duì)滇中高原地區(qū)干旱事件進(jìn)行識(shí)別（圖4（a））。結(jié)果表明：在1960～2020年的61 a時(shí)間內(nèi)，識(shí)別出的滇中高原地區(qū)干旱事件數(shù)量為氣象干旱事件最多，綜合干旱事件次之，農(nóng)業(yè)干旱事件再次，水文干旱事件最少，說明氣象干旱事件發(fā)生的頻率大于水文和農(nóng)業(yè)干旱事件，而綜合干旱事件對(duì)各類干旱事件進(jìn)行了共性歸納。

進(jìn)一步分析識(shí)別的干旱歷時(shí)、烈度發(fā)現(xiàn)（圖4（b）、（c）），結(jié)果表明：總體上看，干旱歷時(shí)、烈度以水文干旱最長、最強(qiáng)，其次為農(nóng)業(yè)干旱，再次為綜合干旱，氣象干旱最短、最弱；在空間分布上，滇中高原地區(qū)中部昆明、楚雄、曲靖等地的氣象干旱歷時(shí)較長、烈度較強(qiáng)，而區(qū)域南部紅河及西部大理等地的水文干旱歷時(shí)較長、烈度較強(qiáng)，農(nóng)業(yè)干旱歷時(shí)和烈度的地區(qū)分布相對(duì)平均且相對(duì)而言中部楚雄地區(qū)稍長/強(qiáng)，綜合干旱歷時(shí)則能夠綜合反映氣象、水文、農(nóng)業(yè)干旱歷時(shí)和烈度的地區(qū)分布規(guī)律，即呈現(xiàn)出紅河、大理等地歷時(shí)較長、烈度較強(qiáng)的情況，也反映了昆明、楚雄等地局部歷時(shí)較長、烈度較強(qiáng)的特點(diǎn)。

3.1.2? 區(qū)域干旱特征

經(jīng)前述分析，由于綜合干旱能夠同時(shí)表征氣象、水文和農(nóng)業(yè)干旱的特性和空間分布情況，因此，基于綜合干旱分析區(qū)域干旱特性。將各站點(diǎn)的綜合干旱特征均

值用克里金法插值后，得到滇中高原地區(qū)干旱特征的區(qū)域分布，見圖5（a）、（b）。進(jìn)一步推求干旱歷時(shí)與烈度中任一變量超過其均值時(shí)的聯(lián)合重現(xiàn)期，見圖5（c）。

從圖5中可以看出，滇中高原地區(qū)干旱歷時(shí)均值為1.90～5.10月、烈度均值為2.80～4.50，二者的聯(lián)合重現(xiàn)期為2.45～3.14 a。其中，中部楚雄、昆明、玉溪以及南部紅河等州市的干旱歷時(shí)/烈度均值較長/強(qiáng)，這些地區(qū)發(fā)生干旱歷時(shí)或烈度超過其均值的事件重現(xiàn)期也較長；西部大理、東部曲靖等州市的干旱歷時(shí)/烈度均值較短/弱，這些地區(qū)發(fā)生干旱歷時(shí)或烈度超過其均值的事件重現(xiàn)期也較短。

根據(jù)有關(guān)資料，滇中引水工程建成后，投產(chǎn)年年引

水量26.22億m3，各州（市）受水區(qū)水量分配為：大理

3.03億m3，麗江0.21億m3，楚雄3.40億m3，昆明11.99億m3，玉溪3.63億m3，紅河3.96億m3；達(dá)產(chǎn)年年引水量34.04億m3，各州（市）受水區(qū)水量分配為：大理3.42億m3，麗江0.22億m3，楚雄3.75億m3，昆明16.70億m3，玉溪5.03億m3，紅河4.92億m3；各受水區(qū)的多年平均徑流模數(shù)在投產(chǎn)年將增加1.09～1.73倍，達(dá)產(chǎn)年將增加1.09～1.96倍，增幅以供水量大的昆明、玉溪及紅河受水區(qū)最為明顯。結(jié)合滇中引水工程供水對(duì)受水區(qū)徑流的影響，采用上述方法，分析滇中引水工程供水后受水區(qū)投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年綜合干旱事件的特征，并與現(xiàn)狀相較的變化情況，見表1。

可以看出，供水后與供水前相比較，同一聯(lián)合重現(xiàn)期所對(duì)應(yīng)的干旱歷時(shí)和烈度減小，相同干旱歷時(shí)和烈度所對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期變大，說明供水后受水區(qū)的干旱向

著歷時(shí)變短、烈度減弱、重現(xiàn)期增長的情勢(shì)轉(zhuǎn)變，供水對(duì)受水區(qū)的水文干旱情勢(shì)呈有利影響，且影響程度較大；預(yù)計(jì)工程供水后，各受水區(qū)投產(chǎn)年的干旱歷時(shí)將縮短0.91～12.70月、烈度將減弱0.602～4.060、重現(xiàn)期將增長0.219～3.630 a，達(dá)產(chǎn)年的干旱歷時(shí)將縮短1.22～13.10月、烈度將減弱0.672～4.110、重現(xiàn)期將增長0.220～4.030 a。

3.2? 干旱風(fēng)險(xiǎn)分析

滇中引水工程受水區(qū)細(xì)化到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，計(jì)劃分為93個(gè)受水小區(qū)。按照前述干旱風(fēng)險(xiǎn)度分析方法，分別對(duì)工程供水前后各受水小區(qū)現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的干旱危險(xiǎn)度、種植率、受災(zāi)率、缺水率進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)比分析滇中引水工程供水前后區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)的變化情況，研究工程供水對(duì)區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。

3.2.1? 干旱風(fēng)險(xiǎn)具體化

（1） 危險(xiǎn)度。

將現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年綜合干旱事件的歷時(shí)D、烈度S及聯(lián)合分布C2，表征為危險(xiǎn)度D·S·（1- C2）×100，并結(jié)合干旱空間分布情況推求得到各受水小區(qū)內(nèi)的平均危險(xiǎn)度，成果見圖6。圖中現(xiàn)狀情景危險(xiǎn)度分布情況與基于干旱頻率和干旱強(qiáng)度分析得到的云南省危險(xiǎn)性指標(biāo)分布規(guī)律［35］基本一致，而本文依托的分析因子更為全面。

從圖6中可以看出，現(xiàn)狀年，位于昆明西北部、紅河?xùn)|南部、楚雄東北部的受水區(qū)干旱危險(xiǎn)程度較高，而位于大理南部、楚雄西南部、玉溪東部的受水區(qū)干旱危險(xiǎn)程度相對(duì)較低，整個(gè)滇中受水區(qū)的干旱事件分布呈現(xiàn)出中部和南部高危險(xiǎn)、西北部中危險(xiǎn)、西南和東部低危險(xiǎn)的分布格局；滇中引水工程供水后，區(qū)域干旱危險(xiǎn)性的空間分布格局不變，但各受水小區(qū)的干旱危險(xiǎn)度均顯著下降，投產(chǎn)年危險(xiǎn)度下降2.25～84.75，達(dá)產(chǎn)年供水后危險(xiǎn)度下降6.20～89.25，降幅最大的受水小區(qū)位于昆明，降幅最小的位于大理。

（2） 種植率。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒，結(jié)合空間分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，得到各受水小區(qū)現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的種植面積，再由種植面積除以總面積計(jì)算種植率，以此描述各受水小區(qū)的暴露度E，種植率高表明暴露程度高、遭受干旱的風(fēng)險(xiǎn)性大，反之風(fēng)險(xiǎn)性小。從圖7中可以看出，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，除了昆明晉寧昆陽片、晉寧六街片、滇池片3個(gè)受水小區(qū)種植率稍有下降外，其余受水小區(qū)種植率增大0.16%～0.99%，其中楚雄的元謀元馬片增長最大。

（3） 受災(zāi)率。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒，結(jié)合空間分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，得到各受水小區(qū)現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的灌溉面積和受災(zāi)面積，分別計(jì)算得到各受水小區(qū)現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的受災(zāi)率（受災(zāi)面積與灌溉面積之比）。從圖8中可見，滇中中部楚雄、西部大理等地的受水區(qū)受災(zāi)率高，遭受干旱的危險(xiǎn)性大；而南部紅河等地的受水小區(qū)，受災(zāi)率相對(duì)較低。由現(xiàn)狀年與投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年對(duì)比可以看出，大理麗江、楚雄、紅河等地的受水小區(qū)受災(zāi)率變化不明顯，昆明、玉溪的受水小區(qū)受災(zāi)率呈現(xiàn)出下降的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

（4） 缺水率。

建立滇中受水區(qū)內(nèi)水源工程的水資源統(tǒng)一配置模型［36］，通過受水區(qū)生產(chǎn)生活用水供需平衡分析得出：現(xiàn)狀年受水區(qū)總的缺水率為35%，滇中引水工程供水后，投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年受水區(qū)總的缺水率將分別降低至3.5%和3.6%。從圖9中可以看出，現(xiàn)狀年滇中西部、中部、南部地區(qū)缺水嚴(yán)重，尤其以楚雄雙柏妥甸片受水小區(qū)最為嚴(yán)重；滇中引水工程供水后，投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年除了嵩明嵩陽片、官渡小哨片因用水量增幅較大導(dǎo)致缺水率較現(xiàn)狀分別上升3.67%～5.05%和2.40%～5.65%以外，其余受水小區(qū)缺水率下降0.04%～62.08%和0.01%～62.41%，其中昆明安寧連然片受水小區(qū)降幅最大。

3.2.2? 干旱風(fēng)險(xiǎn)度及干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

基于滇中各受水小區(qū)的干旱危險(xiǎn)度、種植率、受災(zāi)率、缺水率4個(gè)要素計(jì)算成果，分析各要素的上下限，據(jù)此按相等間隔劃分出10個(gè)級(jí)別，得到1～10級(jí)分別對(duì)應(yīng)的各要素劃分界限值。將各要素劃分界限值求積，即可得到干旱風(fēng)險(xiǎn)度的1～10級(jí)劃分界限值。1～10級(jí)干旱風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)成果見表2，等級(jí)越高，代表干旱風(fēng)

險(xiǎn)越大。滇中各受水小區(qū)的干旱危險(xiǎn)度、種植率、受災(zāi)率、缺水率4個(gè)要素成果之積，即為各受水小區(qū)的干旱風(fēng)險(xiǎn)度；結(jié)合分級(jí)表，可進(jìn)一步對(duì)照干旱風(fēng)險(xiǎn)度成果進(jìn)行等級(jí)劃分，確定各受水小區(qū)的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

基于干旱風(fēng)險(xiǎn)度及分級(jí)表，即可得到滇中引水工程供水前后現(xiàn)狀年、投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年各受水小區(qū)的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變化情況（圖10）。圖中的現(xiàn)狀干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果在空間分布上與基于氣象、農(nóng)業(yè)干旱等影響因子的研究結(jié)果基本一致［35，37］，均表明滇中旱災(zāi)較為嚴(yán)重的地區(qū)主要分布在楚雄、大理、昆明、紅河、玉溪，說明本文構(gòu)建的干早災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型總體能反映云南省滇中地區(qū)的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)水平。

圖10中，現(xiàn)狀年受水區(qū)內(nèi)干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)僅有昆明官渡小哨片為1級(jí)，大理市鳳儀片、喜洲片、下關(guān)片、挖色片為2級(jí)，以及昆明西山谷律西翥片、團(tuán)結(jié)片為3級(jí)，其余受水小區(qū)皆在4級(jí)以上，最高為楚雄鹿城片，達(dá)到了7級(jí)。工程供水后，各受水小區(qū)投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)普遍下降1～4級(jí)，最高的永勝太陽平山片角片、杞麓湖片下降了5級(jí)，說明工程供水后能夠有效緩解、降低區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)程度。

從圖10中也可以看到，部分受水小區(qū)投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年較現(xiàn)狀年干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)沒有變化：大理市鳳儀片、喜洲片、下關(guān)片、挖色片仍為2級(jí)，大理祥云祥城片、下莊片仍為5級(jí)，楚雄雙柏妥甸片、昆明嵩明嵩陽片仍為6級(jí)，主要是由于這些受水小區(qū)灌溉面積增加量大所致；此外，昆明官渡小哨片由于灌溉面積顯著增加、缺水量顯著增大，導(dǎo)致投產(chǎn)年和達(dá)產(chǎn)年較現(xiàn)狀年干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由1級(jí)升為3級(jí)。在滇中引水工程供水條件下，上述受水小區(qū)未來的干旱風(fēng)險(xiǎn)仍未能得到緩解，因此在后續(xù)水利規(guī)劃中，應(yīng)對(duì)這些地區(qū)予以重點(diǎn)關(guān)注。

4? 結(jié) 論

本文通過構(gòu)建綜合干旱指數(shù)識(shí)別綜合干旱事件，分析滇中高原地區(qū)的總體干旱特征，結(jié)果顯示：滇中高原地區(qū)干旱歷時(shí)均值為1.90～5.10月，烈度均值為2.80～4.50，二者的聯(lián)合重現(xiàn)期為2.45～3.14 a；區(qū)域中部、南部的干旱歷時(shí)/烈度均值較長/強(qiáng)，聯(lián)合重現(xiàn)期也較長，西部干旱歷時(shí)/烈度均值較短/弱，聯(lián)合重現(xiàn)期也較短。在區(qū)域干旱特征分析的基礎(chǔ)上，通過危險(xiǎn)度、種植率、受災(zāi)率、缺水率4個(gè)因素定義干旱風(fēng)險(xiǎn)度、劃分干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，研究滇中引水工程供水前后滇中高原各受水小區(qū)的干旱風(fēng)險(xiǎn)變化情況發(fā)現(xiàn)，各受水小區(qū)現(xiàn)狀年的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一般高達(dá)4～7級(jí)，待滇中引水工程供水后，投產(chǎn)年、達(dá)產(chǎn)年的干旱風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)將普遍下降1～4級(jí)，但個(gè)別受水小區(qū)受灌溉面積、缺水量顯著增長的影響，干旱風(fēng)險(xiǎn)未能降低，這些地區(qū)應(yīng)當(dāng)受到后續(xù)水利規(guī)劃的著重考慮。研究表明，滇中引水工程能夠有效解決受水區(qū)缺水問題，明顯緩解區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)地區(qū)抵御自然災(zāi)害的能力，有利于滇中乃至云南省未來國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。本文所進(jìn)行的區(qū)域干旱特性分析及干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作，一定程度上可為區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)提供技術(shù)支撐，亦對(duì)區(qū)域水資源配置具有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：［1］? 何靜，呂愛鋒，張文翔.氣候變化背景下滇中引水工程水源區(qū)與受水區(qū)降水豐枯遭遇分析［J］.南水北調(diào)與水利科技（中英文），2022，20（6）：1097-1108.

［2］? 許筱樂，彭濤，林青霞，等.西南地區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)傳遞特征及驅(qū)動(dòng)因素分析［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2022，41（12）：69-79.

［3］? 楊興海，袁林果，姜中山，等.應(yīng)用GPS垂向位移定量分析2011～2020年云南省極端干旱時(shí)空特征［J］.地球物理學(xué)報(bào)，2022，65（8）：2828-2843.

［4］? 榮艷淑，鞏琳，盧壽德.云南2009～2014年持續(xù)性氣象水文干旱特征及成因分析［J］.水資源保護(hù)，2018，34（3）：22-29.

［5］ ?張迎，黃生志，黃強(qiáng)，等.基于Copula 函數(shù)的新型綜合干旱指數(shù)構(gòu)建與應(yīng)用［J］.水利學(xué)報(bào)，2018，49（6）：703-714.

［6］? 李臻，季民，李云嶺，等.山東省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃研究［J］.人民長江，2023，54（1）：80-87.

［7］? 徐翔宇，劉昀竺，汪黨獻(xiàn)，等.干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的戰(zhàn)略思考［J］.災(zāi)害學(xué)，2022，37（2）：1-5.

［8］? 柳媛普，王素萍，王勁松，等.氣候變暖背景下西南地區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2018，33（2）：325-336.

［9］ ?彭守璋.中國1km分辨率逐月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)集（1901～2022）［DB/OL］.國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2019［2023-12-15］.https：∥doi.org.10.11888/Meteoro.tpdc.270961.

［10］彭守璋.中國1km分辨率月最高溫度數(shù)據(jù)集（1901～2022）［DB/OL］.國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2020［2023-12-15］.https：∥doi.org/10.5281/zenodo.3114193.

［11］彭守璋.中國1km分辨率月最低溫度數(shù)據(jù)集（1901～2022）［DB/OL］.國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2020［2023-12-15］.https：∥doi.org/10.5281/zenodo.3114194.

［12］唐文君.中國716個(gè)氣象站太陽輻射日均值數(shù)據(jù)集（1961～2010）［DB/OL］.國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2019［2023-12-15］.https：∥doi.org/10.11888/AtmosphericPhysics.tpe.249399.file.

［13］PENG S Z，DING Y X，WEN Z M，et al.Spatiotemporal change and trend analysis of potential evapotranspiration over the Loess Plateau of China during 2011～2100［J］.Agricultural and Forest Meteorology，2017，233：183-194.

［14］TANG W J，YANG K，QIN J，et al.Development of a 50-year daily surface solar radiation dataset over China［J］.Science China-Earth Sciences，2013，56（9）：1555-1565.

［15］MCKEE T B，DOESKEN N J，KLEIST J.The relationship of drought frequency and duration to time scales［C］∥Proceedings of the 8th Conference of Applied Climatology.Anaheim，California，Boston：American Meterological Society，1993：179-184.

［16］趙英，陳華，楊家偉，等.基于SWAP和SRI的漢江流域旱澇急轉(zhuǎn)時(shí)空特征分析［J］.人民長江，2020，51（4）：94-99，151.

［17］VICENTE-SERRANO S M，LPEZ-MORENO J I，BEGUERA S，et al.Accurate computation of a streamflow drought index［J］.Journal of Hydrologic Engineering，2012，17（2）：318-332.

［18］WU S H，YIN Y H，ZHENG D，et al.Aridity/humidity status of land surface in China during the last three decades［J］.Science in China（Series D：Earth Sciences），2005，48（9）：1510-1518.

［19］GU S X，HE D M，CUI Y L，et al.Variations of agricultural water requirements in Lancang River in last 50 years［J］.Journal of Geographical Sciences，2012，22（3）：441-450.

［20］SKLAR A.Fonctions de repartition a` n dimensions et leurs marges［J］.Publishing Institute of Statistical University of Paris，1959，8：229-231.

［21］張潔祥，呂娟，張學(xué)君，等.基于Copula的2022年長江流域極端干旱重現(xiàn)期研究［J］.人民長江，2023，54（8）：32-39.

［22］徐翔宇，許凱，楊大文，等.多變量干旱事件識(shí)別與頻率計(jì)算方法［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2019，30（3）：373-381.

［23］魏艷華，張世英.Copula理論及其在金融分析上的應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［24］陳璐.Copula 函數(shù)理論在變量水文分析計(jì)算中的應(yīng)用研究［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2013：28-34.

［25］YEVJEVICH V.Stochasticprocesses in hydrology［M］.Colorado，USA：Water Resources Publication，LLC，1972.

［26］MISHRA A K，SINGH V P.A review of drought concepts［J］.Journal of Hydrology，2010，391：202-216.

［27］韓會(huì)明，游文蓀，簡鴻福，等.贛江流域氣象干旱與水文干旱特征及其概率關(guān)系［J］.人民長江，2021，52（5）：44-49.

［28］陳晶，顧世祥，何大明，等.近60多年來滇池流域干旱特性及重現(xiàn)期分析［J］.長江流域資源與環(huán)境，2016，25（9）：1457-1465.

［29］代萌，黃生志，黃強(qiáng)，等.干旱多屬性風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估與驅(qū)動(dòng)力分析［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2019，38（8）：15-26.

［30］袁喆.變化環(huán)境下干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與綜合應(yīng)對(duì)：以灤河流域?yàn)槔跠］.北京：中國水利水電科學(xué)研究院，2016.

［31］韓蘭英，張強(qiáng)，姚玉璧，等.近60 年中國西南地區(qū)干旱災(zāi)害規(guī)律與成因［J］.地理學(xué)報(bào)，2014，69（5）：632-639.

［32］賀晉云，張明軍，王鵬，等.近50 年西南地區(qū)極端干旱氣候變化特征［J］.地理學(xué)報(bào)，2011，66（9）：1179-1190.

［33］門寶輝，龐金鳳，張騰，等.嫩江流域水文干旱歸因分析及未來演變規(guī)律［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2023，42（10）：60-74.

［34］王利民，劉佳，張有智，等.我國農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害時(shí)空格局分析［J］.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2021，42（1）：96-105.

［35］舒貝妮，童紹玉.2009～2019年滇中地區(qū)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性的時(shí)空變化［J］.云南地理環(huán)境研究，2022，34（5）：55-61，69.

［36］李波，曹正浩.滇中引水工程水資源配置方案研究［J］.水利水電快報(bào)，2020，41（1）：13-16.

［37］何嬌楠.云南省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃［D］.昆明：云南大學(xué)，2017.

（編輯：謝玲嫻）

Analysis of drought characteristics and risks in Central Yunnan Plateau region

CHEN Jing，ZHANG Tianli

（Yunnan Water Conservancy and Hydroelectric Survey Design and Research Institute，Kunming 650021，China）

Abstract：

The Central Yunnan Plateau region is a key area for the social and economic development of Yunnan Province，but it is also the region most prone to drought disasters.Investigating the drought characteristics and risks in this region is crucial for regional drought defense.A comprehensive drought index MDI was constructed using the multivariate Copula function to identify comprehensive drought events that contain meteorological，hydrological，and agricultural drought characteristics，and to determine the overall drought characteristics of the Central Yunnan Plateau region.Based on the drought characteristics analysis，a risk assessment method for drought disasters was proposed based on natural disaster risk theory.The drought risk levels were divided into four categories based on the level of danger，implantation rate，affected rate，and water shortage rate，and the impact of the Central Yunnan Water Transfer Project on regional drought was evaluated.The results reflected：① The overall drought characteristics of the Central Yunnan Plateau are that the drought duration was 1.90～5.10 months，the intensity was 2.80～4.50，and the joint return period was 2.45～3.14 years.The regional distribution of drought duration，intensity，and joint return period were longer/stronger in Chuxiong，Kunming，and Yuxi that were in the central area，and Honghe in the south，while they were shorter/weaker in Dali in the west and Qujing in the east.After the completion of the Central Yunnan Water Transfer Project，the regional drought showed a development trend of shorting in duration，weakening in intensity，and prolonging in joint return period.② Before the Central Yunnan Water Transfer Project，the drought risk level in the central plateau region was generally 4～7 levels.After the completion of the project，the drought risk level generally decreased by 1～4 levels，resulting in a significant reduction in drought risk.This suggests that by building a water network in the Central Yunnan Plateau region through the Central Yunnan Water Transfer Project，the region′s ability to defend against drought disasters can be improved，which is beneficial to the sustainable and stable development of the regional economy.

Key words：

meteorological drought; hydrological drought; agricultural drought; drought risk; Copula function; Central Yunnan Water Transfer Project; Central Yunnan Plateau