嚴(yán)子奇 周祖昊 嚴(yán)登華 韋瑞深

摘要：江河斷面旱限水位（流量）是流域干旱預(yù)警的重要指標(biāo)，可作為啟動(dòng)流域抗旱應(yīng)急響應(yīng)、指導(dǎo)水利工程開展抗旱調(diào)度的重要依據(jù)。本文針對江河斷面旱限水位的相關(guān)概念和技術(shù)問題，完善了江河斷面旱限水位（流量）的內(nèi)涵，指出其是表征河流進(jìn)入低枯狀態(tài)即將產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境缺水風(fēng)險(xiǎn)的水位（流量）閾值?？紤]不同干旱程度及干旱期用水規(guī)律，從分級分期的角度提出適用于不同類型河段的江河斷面分級分期旱限水位（流量）確定方法。通過對渭河臨潼斷面和撫河廖家灣斷面的實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證了算法對資源約束型和綜合約束型斷面的適用性和合理性。本研究為水旱災(zāi)害防御部門制定江河斷面旱限水位（流量）提供了通用算法，能夠?yàn)楦珊殿A(yù)警決策提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：旱限水位（流量）;江河斷面;分級分期;干旱防御

中圖分類號(hào)：TV697.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-6791（2023）01-0053-10

收稿日期：2022-08-07;

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2022-12-02

網(wǎng)絡(luò)出版地址：https：∥kns.cnki.net/kcms/detail∥32.1309.P.20221201.1707.001.html

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2021YFC3000205）;水利前期計(jì)劃資助項(xiàng)目（2019-000011-76-01-000983）

作者簡介：嚴(yán)子奇（1983—），河北深州人，正高級工程師，主要從事水文水資源研究。E-mail：yanzq@iwhr.com

干旱是全球最常見和最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評估報(bào)告指出，氣候變化正在加劇水循環(huán)，持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣和強(qiáng)度高的極端干旱發(fā)生頻率將顯著增加^［1］。干旱也是中國主要的自然災(zāi)害之一，近年來干旱災(zāi)害呈現(xiàn)出頻發(fā)、重發(fā)的趨勢^［2-4］。面對全球變化背景下極端干旱頻發(fā)的趨勢，在流域重要控制斷面建立干旱預(yù)警指標(biāo)體系對流域干旱防御具有重要的實(shí)踐意義。

目前國際上通常采用標(biāo)準(zhǔn)化徑流指數(shù)等水文干旱預(yù)警指標(biāo)，這種指標(biāo)更多的是基于歷史監(jiān)測樣本的豐枯概率分布來確定當(dāng)前河流的干旱情況^［5］，由于不能反映河流的水資源供需態(tài)勢，對于支撐干旱防御決策仍然具有一定局限性。為加強(qiáng)流域干旱監(jiān)測預(yù)警，2011年，原國家防汛抗旱總指揮部辦公室發(fā)布了《旱限水位（流量）確定辦法》^［6］。其中綜合考慮江河斷面的用水需求和工程制約因素，以其最高（大）需求值作為旱限水位確定依據(jù)，并于2012年在全國180多個(gè)斷面進(jìn)行了試點(diǎn)^［7］。但該算法全年采用唯一的水位（流量）進(jìn)行干旱預(yù)警指標(biāo)，既無法體現(xiàn)年內(nèi)需水過程差異，也沒有對干旱程度加以區(qū)分，在實(shí)踐操作中存在一些局限性。之后，有學(xué)者采用Fisher最優(yōu)分割法、成因分析法對旱限水位進(jìn)行分期研究，并結(jié)合優(yōu)化調(diào)度技術(shù)建立湖庫等控制性工程的分級分期旱限水位^［8-12］。但是，對于流域內(nèi)水情監(jiān)測關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的江河斷面，旱限水位（流量）研究相對較少，雖然干旱防御部門在實(shí)踐中通過頻率計(jì)算或典型年分析方法也形成了干旱預(yù)警指標(biāo)^［13-16］，但是經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，難以在全國范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。

本文圍繞流域干旱防御實(shí)踐需求，針對不同類型河段，對江河斷面旱限水位（流量）概念內(nèi)涵進(jìn)行深入解析，結(jié)合不同干旱程度及干旱期各行業(yè)用水規(guī)律，從分級分期的角度提出能夠適用于多種情況的江河斷面分級分期旱限水位（流量）確定方法，滿足預(yù)警分級、指標(biāo)分期的管理要求。本研究通過對渭河臨潼斷面與撫河廖家灣斷面進(jìn)行應(yīng)用，驗(yàn)證了江河斷面分級分期旱限水位（流量）計(jì)算方法的可行性與合理性，為旱災(zāi)防御指揮決策提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 江河斷面分級分期旱限水位（流量）內(nèi)涵及計(jì)算方法

1.1 江河斷面分級分期旱限水位（流量）內(nèi)涵解析

（1） 概念內(nèi)涵。從流域水循環(huán)系統(tǒng)角度來看，江河斷面旱限水位（流量）隨著降水偏少，

是河流進(jìn)入低枯狀態(tài)、即將產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境缺水風(fēng)險(xiǎn)的水位閾值，反映流域水循環(huán)系統(tǒng)與需水系統(tǒng)在極限狀態(tài)下的平衡。在實(shí)踐中，江河斷面旱限水位（流量）是指水位持續(xù)偏低或流量持續(xù)偏小，即將影響斷面供水區(qū)域城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等用水安全，應(yīng)發(fā)布預(yù)警并采取抗旱措施的江河斷面水位（流量），是流域水資源管理由日常管理進(jìn)入應(yīng)急管理的重要標(biāo)志。

（2） 功能作用。由于河道并不具備水庫、湖泊的主動(dòng)調(diào)節(jié)控制能力，江河斷面旱限水位（流量）作為流域干旱預(yù)警指標(biāo)，對即將發(fā)生的旱情起到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指示作用，也是流域抗旱應(yīng)急響應(yīng)的啟動(dòng)指標(biāo);另一方面，可將其作為流域水量調(diào)控的參考指標(biāo)，接近或低于旱限水位（流量）時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程調(diào)度和節(jié)水管理等措施，將水位（流量）維持或恢復(fù)至旱限水位（流量）以上，保障干旱期用水需求。

（3） 適用對象?？紤]干旱期的重點(diǎn)保障目標(biāo)和全流域旱情研判需求，具有城鄉(xiāng)供水任務(wù)、重要工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)和重要生態(tài)功能的河段控制斷面，以及對干旱預(yù)警工作有重要作用的江河斷面應(yīng)制定旱限水位。

（4） 分級應(yīng)用與分期管理。為了應(yīng)對不同程度的干旱，對于江河湖庫均可制定分級分期旱限水位（流量）。建議將江河斷面旱限水位劃分成應(yīng)對輕度干旱的旱警水位（流量）和應(yīng)對特大干旱的旱保水位（流量）^［10-11］，實(shí)際操作中可根據(jù)管理需要對分級進(jìn)行細(xì)化。為了體現(xiàn)河流天然水文節(jié)律以及不同行業(yè)分時(shí)期用水需求，應(yīng)根據(jù)氣候、水文特征和行業(yè)耗水特點(diǎn)，對江河斷面旱限水位（流量）進(jìn)行預(yù)警分期劃分，對不同時(shí)期分別確定預(yù)警指標(biāo)，滿足抗旱分期管理的要求。

1.2 分級分期旱限水位（流量）計(jì)算方法

江河斷面分級分期旱限水位（流量）確定方法包括分期劃分、需水計(jì)算、旱限水位（流量）計(jì)算

和合理性分析等步驟。

1.2.1 分期劃分

由于不同的用戶需水過程有著時(shí)間上的差異，不同時(shí)期各行業(yè)用水過程有著不同的保障目標(biāo)。結(jié)合江河水文特征和抗旱期生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求的優(yōu)先級和集中程度，劃分旱限水位（流量）的預(yù)警分期，可采用Fisher最優(yōu)分割法、成因分析法、模糊分析法、分形分析法等方法進(jìn)行劃分。一般情況下可將水文年劃分為汛期、枯水期和農(nóng)業(yè)用水關(guān)鍵期等分期（圖1）。實(shí)際應(yīng)用中，中國不同地區(qū)氣候、水文、用水條件并不一致，可根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)定。對于來水與需水分期交叉的情況，建議以需水分期為主。

1.2.2 河道外需水計(jì)算

根據(jù)實(shí)際情況可采用1種或多種方法計(jì)算輕度干旱和嚴(yán)重干旱情況下的設(shè)計(jì)需水量，作為用于計(jì)算旱警和旱保水位（流量）的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量。

（1） 用水量調(diào)查統(tǒng)計(jì)法。調(diào)查統(tǒng)計(jì)江河湖庫供水范圍內(nèi)近10 a分行業(yè)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分別選取一般枯水年（75%頻率）和特枯水年（95%頻率）城鄉(xiāng)生活、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉等行業(yè)的逐月用水量作為計(jì)算旱警和旱保水位（流量）的河道外社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量。

（2） 定額計(jì)算法。依據(jù)地方定額標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，計(jì)算正常年份下分行業(yè)需水量。將正常年份下分行業(yè)需水量與干旱調(diào)整系數(shù)（調(diào)查）的乘積作為用于計(jì)算旱警和旱保水位（流量）的河道外社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量。干旱調(diào)整系數(shù)參考《區(qū)域旱情等級：GB/T 32135—2015》中對不同等級干旱的量化界定指標(biāo)（表1），具體可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

（3） 模型調(diào)算法。對于水資源供需關(guān)系較為復(fù)雜的地區(qū)，建議采用模型調(diào)算方法對干旱年份河流供水范圍內(nèi)的需水量進(jìn)行計(jì)算：采用水資源配置模型，考慮不同行業(yè)、不同用戶、不同時(shí)段的需水要求及工程供水能力，對河流供水范圍內(nèi)的水資源供需過程進(jìn)行典型年或長系列調(diào)算，得到一般枯水年（75%頻率）和特枯水年（95%頻率）的社會(huì)經(jīng)濟(jì)分行業(yè)用水逐月過程，作為對應(yīng)于旱警和旱保水位（流量）的河道外社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水量。

1.2.3 河道內(nèi)需水計(jì)算

對于河湖生態(tài)環(huán)境需水量，根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范：SL/Z 712—2014》，通常可采用Tennant法、90%最枯月法等方法確定河流基本生態(tài)需水量。對于有重要生態(tài)環(huán)境敏感保護(hù)目標(biāo)的河段，在其生態(tài)關(guān)鍵期可采用生物需求法、生物空間法等方法確定生態(tài)需水量。對于航運(yùn)需水量（通航水位），根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)：GB 50139—2014》，合理確定河流、湖泊通航水位。對于國家和地方已經(jīng)頒布生態(tài)環(huán)境流量指標(biāo)、通航水位（流量）指標(biāo)或已制定水量調(diào)度規(guī)則的地區(qū)，采用已有指標(biāo)或調(diào)度規(guī)則，以保證抗旱管理與水資源管理、航運(yùn)管理的協(xié)調(diào)性。

1.2.4 旱限水位（流量）計(jì)算

（1） 資源約束型斷面。資源約束型斷面主要以水量來作為約束因素，取水工程設(shè)施對水位沒有特定要求。此時(shí)，旱限水位/流量（Q）采用外包線和逐級疊加的方法計(jì)算，即在河道內(nèi)需水流量對應(yīng)水位取最高值的基礎(chǔ)上，疊加河道外需水量后對應(yīng)的流量/水位（Z）。計(jì)算原理如圖2所示。

資源約束型斷面第i月（旬）旱限水位（流量）計(jì)算公式如下：

式中：Q_hx，i為 i月（旬）江河斷面旱限流量，m³/s;Z_hx，i為 i月（旬）江河斷面旱限水位，m;Q_e，i為 i月（旬）生態(tài)流量，m³/s;W_s，i為 i月（旬）社會(huì)經(jīng)濟(jì)取水流量，m³/s;H_1，i為 i月（旬）通航水位，m;f（） 為河道水位—流量轉(zhuǎn)換函數(shù)。

（2） 綜合約束型斷面。綜合約束型河段在考慮水量約束的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮必要的工程因素來確定旱限水位（流量）。旱限水位采用外包線和逐級疊加的方法計(jì)算，即在河道內(nèi)需水流量對應(yīng)水位取最高值的基礎(chǔ)上，疊加河道外需水量后，再與取水高程取外包線。綜合約束型斷面第i月（旬）旱限流量計(jì)算公式如下：

式中：H₂為取水工程設(shè)施要求的水位，m。

（3） 分期處理。在逐月旱限水位（流量）計(jì)算的基礎(chǔ)上，為了便于分期管理實(shí)踐，對各干旱分期內(nèi)逐月旱限水位取外包線，得到分期旱限水位。分期旱限水位計(jì)算公式如下：

式中：Z_T為分期T的旱限水位，m;Z_i為分期T內(nèi)第i月旱限水位，m。

（4） 多控制斷面情景。對于有多個(gè)取水節(jié)點(diǎn)或斷面的河段，可選取最上游斷面為代表斷面，取所有斷面控制流量最大值作為該河段的旱限流量（或換算對應(yīng)水位），其含義是在干旱時(shí)期保障斷面控制河段各個(gè)節(jié)點(diǎn)的用水需求，其中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)流量需求已經(jīng)是對于該節(jié)點(diǎn)來說的最基本用水需求。計(jì)算原理如圖3所示。

1.2.5 旱限水位（流量）合理性分析

通過對比分析旱限水位（流量）的重現(xiàn)期（R）與歷史干旱程度重現(xiàn)期之間的差距，對旱限水位計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理性分析。若有N年長系列數(shù)據(jù)，則重現(xiàn)期計(jì)算方法為：

（1） 對于第i個(gè)分期T_i，計(jì)算每個(gè)年份分期T_i內(nèi)各月水位最小值Z^j_minTi，j=1，2，…，N;

（2） 統(tǒng)計(jì)Z^j_minTi（j=1，2，…，N）低于旱限水位Z_Ti的次數(shù)n_i;

（3） T_i分期旱限水位的重現(xiàn)期（R_i）為

式中：N為長系列水位資料的年數(shù)。對于劃分旱警水位和旱保水位斷面，要分別進(jìn)行計(jì)算。建議低于旱警水位的重現(xiàn)期約5年一遇，低于旱保水位的重現(xiàn)期約10年一遇。旱限流量重現(xiàn)期計(jì)算方法與旱限水位一致。

2 實(shí)例分析

采用渭河臨潼斷面和撫河廖家灣斷面開展資源約束型和綜合約束型斷面分級分期旱限水位（流量）算法驗(yàn)證。從斷面位置示意圖（圖4）中也可以看出，2個(gè)斷面也分別代表了中國北方和南方地區(qū)的典型河流斷面。

2.1 資源約束型——渭河臨潼斷面

2.1.1 研究區(qū)概況及基本數(shù)據(jù)

臨潼斷面位于陜西省西安市渭河干流，屬暖溫帶半干旱季風(fēng)區(qū)，6—9月降水量占年降水總量的60%。該斷面設(shè)有臨潼水文站。斷面下游20 km處有交口抽渭灌區(qū)，是主要沿河用水戶。灌區(qū)渠首取水口位于河床底部，取水高程對斷面水位沒有要求，所以該斷面屬于資源約束型斷面。結(jié)合河道特點(diǎn)，以旱限流量作為干旱預(yù)警指標(biāo)。

本研究收集整理了臨潼水文站1956—2016年逐日水文資料，交口抽渭灌區(qū)工程設(shè)計(jì)參數(shù)、灌溉面積、種植作物、灌溉制度、用水定額及1998—2016年逐月（旬）取水資料。

2.1.2 分期劃分

綜合考慮水文站徑流、水位年內(nèi)波動(dòng)規(guī)律，以及當(dāng)?shù)匾孕←?、玉米、棉花為主的灌溉制度，對該斷面干旱預(yù)警期進(jìn)行劃分，將一個(gè)水文年劃分為3個(gè)時(shí)期，

其中，3—5月為農(nóng)業(yè)灌溉期，6—9月為汛期，10月至次年2月為枯水期。

2.1.3 枯水年需水分析

（1） 河道內(nèi)需水。渭河水量較為豐沛，根據(jù)Tennant法，同時(shí)考慮《陜西省渭河水量調(diào)度實(shí)施細(xì)則》^［17］中臨潼斷面和下游華縣斷面的流量保障要求，將25 m³/s作為適宜生態(tài)流量，用于計(jì)算旱警流量;將12 m³/s作為最小生態(tài)流量，用于計(jì)算旱保流量。

（2） 河道外需水。分別采用用水量調(diào)查統(tǒng)計(jì)法和定額計(jì)算法得到交口抽渭灌區(qū)一般枯水年（75%頻率）和特枯水年（95%頻率）的逐月需水過程。從偏安全的角度考慮，對2種方法得到的用水量逐月取最大值得到綜合需水量，作為旱限水位（流量）計(jì)算的基礎(chǔ)（表2）。

2.1.4 旱限流量計(jì)算

臨潼斷面屬于資源約束型斷面，采用式（1）得到臨潼斷面分級分期旱限流量（表2）。

2.1.5 旱限流量合理性分析

根據(jù)1961—2018年58a逐月流量資料統(tǒng)計(jì)（表3），旱警流量中枯水期共有14 a流量低于旱警流量，灌溉期和汛期各有9 a流量低于旱警流量，各分期內(nèi)旱限水位的重現(xiàn)期為4～6 a;旱保流量中枯水期共有7 a流量低于旱保流量，灌溉期和汛期各有6 a流量低于旱保流量，重現(xiàn)期為8～10 a。所得旱限流量的重現(xiàn)期結(jié)果合理，能夠指導(dǎo)干旱年份下河道斷面取用水的調(diào)度。

2.2 綜合約束型——撫河廖家灣斷面

2.2.1 研究區(qū)概況及基本數(shù)據(jù)

廖家灣斷面位于江西省撫州市撫河干流，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降水主要集中在4—6月，約占全年降水的60%。該河段同時(shí)兼顧生態(tài)需水、城市水廠取水、金林渠灌區(qū)取水以及下游贛撫平原灌區(qū)取水等用水需求，且在實(shí)際運(yùn)行中，水廠、灌區(qū)取水設(shè)施對斷面來水均有水位要求，否則取水受影響，故廖家灣斷面屬于水位、水量雙重約束的綜合約束型斷面。贛撫平原灌區(qū)取水?dāng)嗝婢嚯x廖家灣斷面45 km。

本研究收集整理了廖家灣水文站1970—2016年逐日流量資料，金林渠灌區(qū)、贛撫平原灌區(qū)工程設(shè)計(jì)參數(shù)，撫州市荊公路水廠、南區(qū)水廠和鐘嶺水廠1998—2016年取水資料及撫州市用水定額等數(shù)據(jù)資料。

2.2.2 干旱分期

根據(jù)流域降水、徑流年內(nèi)分配規(guī)律，同時(shí)考慮當(dāng)?shù)匾栽绲尽⑼淼?、蔬菜及瓜果等?jīng)濟(jì)作物為主的灌溉制度，將全年12個(gè)月劃分為3個(gè)分期：4—6月為汛期，7—9月為灌溉用水高峰期，10—3月為枯水期。由于廖家灣斷面位于南方豐水地區(qū)，旱限水位的需求主要集中在灌溉用水高峰期和枯水期，因此本案例重點(diǎn)展示7月至次年3月的旱限水位（流量）計(jì)算。

2.2.3 枯水年需水分析

（1） 廖家灣斷面生態(tài)需水。撫河屬于南方豐水流域，水量豐沛，以Tennant法為基礎(chǔ)，結(jié)合李榮昉等^［18］，Yan等^［19］對撫河流域各個(gè)斷面生態(tài)需水核算結(jié)果，采用多年平均徑流的20%即55.6 m³/s作為非汛期的適宜河道生態(tài)環(huán)境需水量，用于計(jì)算旱警水量;采用多年平均徑流的10%即27.8 m³/s作為非汛期最小河道生態(tài)環(huán)境需水量，用于計(jì)算旱保水量。

（2） 廖家灣斷面社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水。廖家灣斷面附近的撫州市荊公路水廠、南區(qū)水廠和鐘嶺水廠是撫州城區(qū)重要的自來水廠，河道控制流量需充分考慮3個(gè)水廠的影響，設(shè)計(jì)取水量分別為5萬、3萬和10萬m^3/d，折合設(shè)計(jì)取水流量共2.08 m³/s。

近年來，由于撫河河床下切較多，在流量較小情況下，撫河水位較低，水廠取水受到一定的影響，其中鐘嶺水廠影響最大。經(jīng)調(diào)查，廖家灣斷面基本流量為

60 m³/s時(shí)，可保證城區(qū)水廠取水需求。根據(jù)Yan等^［19］對撫河流域的枯水年配置成果，金臨渠灌區(qū)在75%和95%頻率年份非汛期取水流量如表4所示，分別用于計(jì)算旱警流量和旱保流量。

（3） 下游斷面社會(huì)經(jīng)濟(jì)取水流量。根據(jù)贛撫平原管理局資料，滿足贛撫平原灌區(qū)取水的需要，按定額計(jì)算，灌溉面積為6.87萬ha（需水流量47.9 m³/s），城鎮(zhèn)居民用水流量約2.10 m³/s，總需水流量為50.0 m³/s。

2.2.4 旱限流量計(jì)算

廖家灣斷面既有水量要求，又有取水高程要求，因而采用式（3）計(jì)算廖家灣斷面控制流量。通過對生態(tài)流量、農(nóng)業(yè)取水流量和水廠取水流量進(jìn)行疊加，之后與取水設(shè)施要求流量比較取最大值，得到75%和95%頻率年份下廖家灣斷面控制流量（表4）。值得注意的是對于95%頻率年份，由于各月生態(tài)流量、農(nóng)業(yè)取水流量和水廠取水流量之和均小于取水設(shè)施要求流量（60 m³/s），故95%頻率年份下廖家灣斷面控制流量均為60 m³/s。

根據(jù)圖3，取廖家灣控制流量與下游斷面控制流量（50.0 m³/s）的最大值，并進(jìn)行分期處理，得到廖家灣斷分級分期旱限流量（表4），用于對撫河干流下游進(jìn)行干旱預(yù)警。

2.2.5 合理性分析

根據(jù)廖家灣斷面1956—2016年逐月來水徑流，得到廖家灣斷面分期旱限流量重現(xiàn)期如表5所示。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，灌溉期旱警流量重現(xiàn)期為5 a，旱保流量重現(xiàn)期為9 a;枯水期旱警流量重現(xiàn)期為4 a，旱保流量重現(xiàn)期為5 a，結(jié)果較為合理。

3 結(jié)論

江河斷面旱限水位是流域干旱預(yù)警和抗旱管理的重要參考指標(biāo)，為解決不同類型江河斷面旱限水位（流量）確定計(jì)算問題，本文開展了江河斷面旱限水位（流量）確定方法研究，提出了針對資源約束型和綜合約束型江河斷面的分級分期旱限水位（流量）確定方法，并在中國北方和南方典型河流斷面進(jìn)行了應(yīng)用，驗(yàn)證了算法的可行性。主要結(jié)論如下：

（1） 江河斷面旱限水位（流量）是隨著干旱的發(fā)展河流進(jìn)入低枯狀態(tài)、即將產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境缺水風(fēng)險(xiǎn)的水位閾值，反映流域水循環(huán)系統(tǒng)與需水系統(tǒng)在極限狀態(tài)下的平衡。由于河道并不具備水庫、湖泊的調(diào)節(jié)控制能力，江河斷面旱限水位（流量）主要作為流域干旱預(yù)警指標(biāo)，可對即將發(fā)生的旱情進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指示，并將其作為流域抗旱應(yīng)急響應(yīng)的啟動(dòng)指標(biāo)和流域水量調(diào)控的參考指標(biāo)。

（2） 本文制定了江河斷面旱限水位（流量）分級、分期標(biāo)準(zhǔn)，針對資源約束型斷面和綜合約束型斷面，提出了較為通用的江河斷面分級分期旱限水位（流量）確定技術(shù)，結(jié)合基于重現(xiàn)期分析建立了江河斷面旱限水位（流量）的合理性分析方法。通過對渭河臨潼斷面和撫河廖家灣斷面的實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證了算法的可行性和合理性。

（3） 本文提出的江河斷面分級分期旱限水位（流量）計(jì)算方法作為一種通用的算法可以根據(jù)實(shí)踐需求進(jìn)行靈活調(diào)整。尤其對于全局節(jié)點(diǎn)、分支節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)等不同層級水系節(jié)點(diǎn)，應(yīng)在干旱分級、預(yù)警分期等方面因地制宜，以適應(yīng)流域整體與支流分區(qū)干旱預(yù)警管理的需求。

（4） 江河斷面旱限水位（流量）作為面向干旱預(yù)警的指標(biāo)，應(yīng)與河湖生態(tài)流量指標(biāo)進(jìn)行銜接協(xié)調(diào)，從而反映水資源管理在應(yīng)急態(tài)和常規(guī)態(tài)的不同需求。旱限水位（流量）的確定應(yīng)對干旱期所應(yīng)保障的生態(tài)流量進(jìn)行科學(xué)核算，充分考慮天然水文節(jié)律，以保障有限的水資源在干旱年份發(fā)揮最大效益。旱限水位（流量）與生態(tài)流量之間的相互關(guān)系以及在管理中的協(xié)調(diào)機(jī)制將是下一步研究的重點(diǎn)。

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An algorithm for grading and staged drought-limited water level （flow） of river sections

The study is financially supported by the National Key R&D Program of China（No.2021YFC3000205） and the Water Conservancy Preliminary Program of China（No.2019-000011-76-01-000983）.

YAN Ziqi，ZHOU Zuhao，YAN Denghua，WEI Ruishen

（State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）

Abstract：The drought-limited water level （flow） of a river section is an important indicator of drought in the basin.This can be used as the key basis for starting an emergency response and guiding drought-relief dispatch in water conservancy projects.In this paper，with the aim to examine the related concepts and technical problems of the drought limit water level in the river section，the connotation of the drought limit water level （flow） of the river section is improved.It is the threshold that characterizes the dry state of the river，to determine the water shortage risk and its effect on the social economy and ecological environment.Considering the different degrees of drought and the laws on water use in drought periods，a method for determining the drought limit water level （flow） that is suitable for different types of river sections is proposed from the perspective of grading and staging.The applicability and sustainability of the algorithm for resource use and otherwise constrained river sections are verified with examples from the Lintong section of the Weihe River and the Liaojiawan section of the Fuhe River.This study provides a general algorithm to support flood and drought disaster prevention departments in setting drought limit water level （flow） in river sections and can provide a scientific basis and technical support for drought warning decision-making.

Key words：drought-limited water level （flow）;river section;grading and staged;drought prevention