2.3　基于降水距平的干旱特性分析

2.3.1　降水距平百分率

降水距平百分率反映了某时段降水量相对于同期平均状态的偏离程度，不同地区不同时期有不同的平均降水量，因此它是一个具有时空对比性质的相对指标。降水距平百分率具有计算简便、适用性强、计算结果比较符合实际等优点，可在考虑前期降水量、干旱持续时间、干旱发生季节和作物所处的生育期的基础上灵活选取指标。该指标计算公式为

式中：Dp为降水量距平百分率，%；P为计算时段内降水量，mm；为同期降水量多年平均值，mm（通常取近30年的平均）。

水利部2008年发布了《旱情等级标准》（SL 424—2008），该标准中采用降水距平百分率评估农业旱情，见表2-10。

2.3.2　乌江地区降水量分析

根据1961—2011年降水量监测数据，贵州喀斯特地区6大水系的年降水量对比曲线如图2-12所示，由图可以看出各个区域降水总体趋势比较一致，各个区域逐年降水量呈现一定的地区差异，最大值出现在2008年柳江水系，该年降水量达1865.4mm，次之的是1968年，年降水量为1748.9mm；降水量最小值出现在2011年的北盘江水系，年降水量仅为799.6mm，次之的是1989年的红水河水系，年降水量854.2mm，最大和最小年降水量之差为1065.8mm。

通过计算各个地区逐年降水量与平均降水量相关系数分析地区差异特性，由表2-11相关系数结果可知，乌江地区年降水量与平均降水量相关系数为0.9402，是6个区域中相关系数最好的一个，沅江地区次之，相关系数为0.8870。赤水河綦江水系年降水量与平均降水量相关系数为0.4363，是6个区域中相关性最差的一个。本次选取乌江地区降水量为实验数据，用于分析喀斯特地区旱情特征。

根据图2-13中乌江地区1961—2011年降水量数据，可得出近51年来贵州喀斯特地区平均降水量，可以看出乌江地区51年来降水量变化趋势与贵州喀斯特地区平均降水量变化趋势一致，呈现高度的相关性。计算得出近51年来乌江地区平均降水量为1145.4mm，51年来各个月平均降水量所占比例列于表2-12。

乌江地区近51年来，平均月降水量变化曲线图如图2-14所示。由图可以看出乌江地区51年年际各个月平均降水量极其不均匀，其中6月份降水量最大，高达204.23mm，占51年年际全年总平均降水量的17.830%；降水量最少的月份为1月，仅为22.66mm，占全年的百分比为1.978。春季（3—5月）降水量为303.28mm，占比26.478%；夏季（6—8月）降水量为515.13mm，占比44.974%；秋季（9—11月）降水量为258.26mm，占比22.548%；冬季（12—2月）降水量为68.88mm，仅占比6.014%。可见夏季降水量丰沛，冬季最少。即使夏季降水量较大，但由于喀斯特独特的地质条件，土壤保水性差，仍然会出现较为严重的干旱。

2.3.3　乌江地区干旱特征分析

2.3.3.1　乌江地区干旱年际变化特征分析

选取算例数据中1961—2011年近51年各年总降水量及各月总降水量为基准数据，根据式（2-19）计算乌江地区各年季各个月份降水距平百分率。

由于整个乌江流域地区覆盖面积广，降水时间分布严重不均，按照以往通常采用的研究方法，即将区域内17个站点旱涝等级进行平均，采用平均值的旱涝等级对研究区域的旱涝特征进行分析。该方法没有充分反映出不同的旱涝等级。同时，由于乌江流域平均年降水在866～1418mm之间变化，正指标最大距平为23.7，负指标最大距平为-24.5，按照表2-10降水距平百分率旱情等级划分，全部属于正常年份，这与实际严重不符。事实上，由于乌江流域面积广，旱涝程度空间分布不均，采用平均不同站点的旱涝等级相互抵消，尤其是抵消掉了重旱、重涝站对区域旱涝的影响程度。一般来看，基于变化环境下的一个流域，旱涝等级差异较大，重旱、重涝站点对流域旱涝的影响程度较大，而且重旱、重涝站的数量与区域旱涝程度的影响成正比。

为消除上述影响，将整个乌江流域划分为3大子区域：乌江上游、中游和下游。分别相应的代表站点为务川、息烽、赫章，分别计算其年尺度、季尺度季月尺度降水距平，见表2-13，以便进行区域的干旱特征分析。

由图2-15可以看出，降水距平百分率可以直观地给出各个时间段降水量偏离降水平均水平的程度。近51年中，乌江流域上游有9年发生轻度干旱；中游有12年发生轻度干旱；下游有6年发生轻度干旱。乌江流域干旱发生率最高区域为该流域中游，占比23.53%，且干旱程度多为轻度干旱，等级偏低；干旱等级正常年份为39年，占比76.47%。该分析结果与《贵州省抗旱规划》记载明显不符，其主要原因是乌江地区各个月份降水极其不均匀，基于全年降水距平百分率的旱涝等级分析，综合了各个月份降水的盈缺，弱化了干旱发生的程度。因此，在乌江流域地区干旱特征分析中，应考虑季度或者各个月份降水量的影响，分别对季尺度和月尺度等不同时间段干旱特征进行分析。

2.3.3.2　乌江地区干旱特征季节发生规律分析

根据基础数据，重新按照季节分别计算乌江地区上、中、下游1961—2011年51年春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）四个季度的降水距平百分数，绘制曲线图如图2-16所示。

由图2-16可以看出，近51年来四季降水波动较大且逐年降水明显不平衡，呈现一定波动。按照四个季度降水距平百分率，重新分析乌江地区旱情特征，统计结果如表2-14所示（年份先后按照旱情严重程度排序）。

由各个季节统计表2-14可以看出，按照降水距平百分率判断乌江流域地区1961—2011年近51年来均未发生特大干旱，严重干旱主要发生在乌江流域下游（赫章站），其中严重干旱在春季发生1年次，在冬季发生2年次。

乌江流域上游（务川站）四季发生干旱的频率特征为：在春季出现中度干旱1年次，轻度干旱6年次，春季干旱发生的概率约为13.73%；在夏季出现中度干旱3年次，轻度干旱12年次，夏季干旱发生的概率为29.41%；在秋季出现中度干旱1年次，轻度干旱10年次，秋季发生概率约为21.57%；在冬季出现中度干旱1年次，轻度干旱9年次，冬季发生概率约为19.61%。总体来看，乌江流域上游（务川站）区域51年间在春、夏、秋、冬四个季节出现干旱43年次，其中涉及旱情的29年次，发生季节性干旱的概率为56.86%。

乌江流域中游（息烽站）四季发生干旱的频率特征为：在春季出现中度干旱2年次，轻度干旱8年次，春季干旱发生的概率约为19.61%；在夏季出现中度干旱2年次，轻度干旱11年次，夏季干旱发生的概率为25.49%；在秋季出现轻度干旱9年次，秋季发生概率约为17.65%；在冬季出现轻度干旱8年次，冬季发生概率约为15.69%。总体来看，乌江流域中游（息烽站）区域51年间在春、夏、秋、冬四个季节出现干旱40年次，其中涉及旱情的28年次，发生季节性干旱的概率为54.90%。

乌江流域下游（赫章站）四季发生干旱的频率特征为：在春季出现严重干旱1年次，中度干旱3年次，轻度干旱9年次，春季干旱发生的概率约为25.49%；在夏季出现轻度干旱12年次，夏季干旱发生的概率为23.53%；在秋季出现中度干旱1年次，轻度干旱7年次，秋季发生概率约为15.69%；在冬季出现严重干旱2年次，中度干旱2年次，轻度干旱13年次，冬季发生概率约为33.33%。总体来看，乌江流域下游（赫章站）区域51年间在春、夏、秋、冬四个季节出现干旱50年次，其中涉及旱情的30年次，发生季节性干旱的概率为58.82%。