一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法技术

本发明专利技术提供了一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，包括：建立旱情基础数据库；基于旱情基础数据库中的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，计算农业干旱灾害的风险度值R；基于风险度值R，进行干旱灾害风险等距划分得到区域内风险度等分间距；基于风险度等分间距，计算判定任一行政单元农业干旱灾害的风险区划等级；从旱情基础数据库中提取城镇水源条件，计算任一行政单元的城镇干旱灾害所属风险区划等级；基于行政单元城镇干旱灾害所属风险区划等级，确定干旱灾害综合风险区划等级；计算判定区域抗旱减灾能力等级；基于干旱灾害综合风险区划等级和判定区域抗旱减灾能力等级，计算判定干旱灾害防治区划等级。计算判定干旱灾害防治区划等级。计算判定干旱灾害防治区划等级。

【技术实现步骤摘要】
一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法


[0001]本专利技术涉及干旱区划
，特别是涉及一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法。

技术介绍

[0002]干旱通常指淡水资源少，制约人们日常生活所需和经济发展的一种气候灾害。干旱的形成受多方因素的影响，在空间上普遍存在于世界各地，在时间上频繁发生于各个历史时期。干旱已成为全球气象科学界关注的焦点科学问题之一，同时也引起了全世界各国的广泛关注。干旱气候变化与人类社会的生产生活息息相关，人类的活动加剧了干旱的进程，同时干旱气候变化又影响了人类的生存和发展，相比其他自然灾害，它发生持续时间长，季节性连发，而且一旦成灾可造成严重危害。我国是一个干旱灾害频发的国家，旱灾是我国最常见、影响最大的气候灾害。每年因干旱造成的粮食减产约占气象灾害粮食总损失的50％。因此，有必要加快开展干旱风险区划研究，为制定相关旱灾防御战略、防灾减灾规划、土地利用规划、水库调度管理、预案制定、相关法律法规制定等提供基础，为提高抗旱减灾能力、加强干旱风险管理提供技术支撑。
[0003]现有技术中，干旱风险区划分析方法众多，各有优势和局限性。主要有主层次分析法和层次分析法，主成分分析法在指标权重确定方面存在无序问题；层次分析法具有主观确定权重的任意性。另外，目前的干旱区划对应的研究区域缺乏明确界定，造成区划尺度上的不统一。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一、建立旱情基础数据库，并将研究区域划分成N个同级的行政单元；
[0006]步骤二、基于旱情基础数据库获得所需分析的区域内在历史典型年干旱频率下的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并采用积分离散形式公式计算农业干旱灾害的风险度值R；
[0007]步骤三、基于步骤二所得农业干旱灾害的风险度值R，统计研究区域所有行政单元农业干旱灾害风险度的最大值和最小值，并进行干旱灾害风险等距划分得到区域内风险度等分间距；
[0008]步骤四、基于所得的区域内风险度等分间距，制定研究区域风险区划等级划分标准，并结合条件函数计算判定任一行政单元农业干旱灾害的风险区划等级；同时，从旱情基础数据库中提取城镇水源条件，依据城镇水源是否为两源一备、两源、一源一备、一源稳定、一源不稳定五种不同水源情况构建条件函数，计算任一行政单元的城镇干旱灾害所属风险区划等级；
[0009]步骤五、基于所得行政单元城镇干旱灾害所属风险区划等级，确定干旱灾害综合
风险区划等级；
[0010]从旱情基础数据库中提取行政单元不同水平年水资源供需数据，结合判定矩阵，针对现状年典型干旱频率下的供水能力能否满足现状需水情况构建抗旱减灾能力评估判定公式，计算判定区域抗旱减灾能力等级；
[0011]步骤六、基于干旱灾害综合风险区划等级和判定区域抗旱减灾能力等级，根据判断矩阵构建干旱灾害防治区划等级判定公式，计算判定干旱灾害防治区划等级。
[0012]2、根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，所述步骤二中计算风险度值R的计算公式具体如下：
[0013][0014]其中，pi、L
i
分别为典型干旱频率及其相应的农业干旱受灾率；n的含义请补充。
[0015]3、根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，统计研究区域所有行政单元农业干旱灾害风险度的最大值和最小值并进行等距划分的具体过程如下：
[0016](1)采用Excel或Matlab软件中Max和Min函数提取农业干旱灾害风险度最大值和最小值；
[0017](2)结合下式计算等分间距：
[0018]ΔR＝(R
max
‑
R
min
)/5
[0019]其中，ΔR为区域内风险度等分间距；R
max
和R
min
分别为区域内风险度的最大和最小值；
[0020](3)根据等分间距进行划分。
[0021]4、根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，所述步骤二中计算得到研究区域各行政单元在历史典型干旱频率下的农业干旱受灾率经验数据的具体方法如下：
[0022]步骤2.1、对第i个行政单元进行研究，从旱情基础数据库中提取需进行分析的行政单元经年水资源量，并对所提取出的行政单元经年水资源量进行计算，得到该行政单元经年水资源量累积频率；i大于等于1且小于等于N；
[0023]步骤2.2、基于所提取出的行政单元经年水资源量和该行政单元经年水资源量累积频率，进行P
‑
III 适线拟合，得到该行政单元经年水资源累积频率曲线；
[0024]步骤2.3、进行判断：若历史典型干旱年频率与计算得到的该行政单元经年水资源累积频率不相重叠，则判别实际干旱年份用为典型干旱年；
[0025]步骤2.4、从旱情基础数据库中提取农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并以水资源量及供水量为参数构建历史典型干旱年与现状年的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率折算公式进行计算，得到影响折算系数历年分布；
[0026]步骤2.5、通过条件函数判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异对旱灾的影响是否可以忽略，若能忽略，则表示现状年的受灾数据等同于历史典型年的结果；若不能忽略，则需要将历史典型年份的旱灾结果折算至现状年；
[0027]步骤2.6、取i＝i+1，若i小于等于N，则返回步骤二；否则，将所有的同级行政单元的干旱风险评估采用百分位数法确定农业干旱灾害、因旱人饮困难风险等级，以及依据城
镇水源情况确定城镇干旱灾害风险等级。
[0028]5、根据权利要求4所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，相应经年累积频率的计算方式具体如下：采用Excel软件中的Rank函数或Matlab软件中的Sort函数以降序的方式对经年水资源量进行排序。
[0029]6、根据权利要求4所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，判别实际干旱年份作为历史典型干旱年的具体过程如下：
[0030]S1、结合经验累积频率数据，采用Excel或Matlab软件中min函数搜索与典型频率临近的经验累积频率，将该经验累积频率对应的年份识别为典型年份，作为初次判别；
[0031]S2、基于优化典型年法法则进行多目标优化明确典型年份，作为最终判别；
[0032]S3、若通过初次判别的典型年份不遵循优化典型年法则，则剔除该年份及其经验频率，返回min函数继续搜索直至找到满足条件的实际典型年份。
[0033]7、根据权利要求4所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，传统典型年法遵循的原则具体如下：
[0034]1)确保当年有受灾数据；
[0035]2)向水资源量减小的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立旱情基础数据库，并将研究区域划分成N个同级的行政单元；步骤二、基于旱情基础数据库获得所需分析的区域内在历史典型年干旱频率下的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并采用积分离散形式公式计算农业干旱灾害的风险度值R；步骤三、基于步骤二所得农业干旱灾害的风险度值R，统计研究区域所有行政单元农业干旱灾害风险度的最大值和最小值，并进行干旱灾害风险等距划分得到区域内风险度等分间距；步骤四、基于所得的区域内风险度等分间距，制定研究区域风险区划等级划分标准，并结合条件函数计算判定任一行政单元农业干旱灾害的风险区划等级；同时，从旱情基础数据库中提取城镇水源条件，依据城镇水源是否为两源一备、两源、一源一备、一源稳定、一源不稳定五种不同水源情况构建条件函数，计算任一行政单元的城镇干旱灾害所属风险区划等级；步骤五、基于所得行政单元城镇干旱灾害所属风险区划等级，确定干旱灾害综合风险区划等级；从旱情基础数据库中提取行政单元不同水平年水资源供需数据，结合判定矩阵，针对现状年典型干旱频率下的供水能力能否满足现状需水情况构建抗旱减灾能力评估判定公式，计算判定区域抗旱减灾能力等级；步骤六、基于干旱灾害综合风险区划等级和判定区域抗旱减灾能力等级，根据判断矩阵构建干旱灾害防治区划等级判定公式，计算判定干旱灾害防治区划等级。2.根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，所述步骤二中计算风险度值R的计算公式具体如下：其中，p
i
、L
i
分别为典型干旱频率及其相应的农业干旱受灾率；n的含义请补充。3.根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，统计研究区域所有行政单元农业干旱灾害风险度的最大值和最小值并进行等距划分的具体过程如下：(1)采用Excel或Matlab软件中Max和Min函数提取农业干旱灾害风险度最大值和最小值；(2)结合下式计算等分间距：ΔR＝(R
max
‑
R
min
)/5其中，ΔR为区域内风险度等分间距；R
max
和R
min
分别为区域内风险度的最大和最小值；(3)根据等分间距进行划分。4.根据权利要求1所述的基于风险度量和抗旱能力评估的干旱区划方法，其特征在于，所述步骤二中计算得到研究区域各行政单元在历史典型干旱频率下的农业干旱受灾率经验数据的具体方法如下：步骤2.1、对第i个行政单元进行研究，从旱情基础数据库中提取需进行分析的行政单元经年水资源量，并对所提取出的行政单元经年水资源量进行计算，得到该行政单元经年
水资源量累积频率；i大于等于1且小于等于N；步骤2.2、基于所提取出的行政单元经年水资源量和该行政单元经年水资源量累积频率，进行P
‑
III适线拟合，得到该行政单元经年水资源累积频率曲线；步骤2.3、进行判断：若历史典型干旱年频率与计算得到的该行政单元经年水资源累积频率不相重叠，则判别实际干旱年份用为典型干旱年；步骤2.4、从旱情基础数据库中提取农业干旱受灾率和因旱人饮困难率数据，并以水资源量及供水量为参数构建历史典型干旱年与现状年的农业干旱受灾率和因旱人饮困难率折算公式进行计算，得到影响折算系数历年分布；步骤2.5、通过条件函数判定历史典型年和现状年之间的供水能力差异对旱灾的影响是否可以忽略，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏永强，伍佑伦，杨扬，申志高，盛东，谭军，赵伟明，胡颖冰，周翀，王舟，汪敏，赵志尧，
申请(专利权)人：湖南省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：