基于SWAT模型的沁河流域短中長期綜合干旱指數(shù)構(gòu)建及適用性分析

許拯民，林 睿，左向菊，李 想

（1.華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，鄭州 450046；2.河海大學(xué)水文與水資源學(xué)院，南京 210098）

0 引 言

干旱是自然災(zāi)害中常見的一種，在時(shí)空上有著深遠(yuǎn)且廣泛的效應(yīng)，它制約著人類的發(fā)展，甚至?xí)斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失［1-3］。氣象災(zāi)害目前是對人類造成損害最頻繁的災(zāi)害，在全球范圍內(nèi)有70%的自然災(zāi)害為氣象災(zāi)害，而在氣象災(zāi)害中最為常見的就是干旱，比重達(dá)到一半以上［4］。干旱成因復(fù)雜，且不同地區(qū)的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)條件也明顯不同，因此很難給以統(tǒng)一定義［5］。干旱指數(shù)的構(gòu)建可為干旱研究提供依據(jù)，可監(jiān)測并分析干旱的時(shí)空特征，因此研究干旱指數(shù)具有重要意義［6，7］。

干旱指數(shù)是評估干旱的重要依據(jù)，但由于干旱的復(fù)雜性與干旱影響的廣泛性等特點(diǎn)，導(dǎo)致干旱指數(shù)種類繁多且各有側(cè)重，單一的干旱指數(shù)主要包括氣象干旱指數(shù)、農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)、水文干旱指數(shù)、社會經(jīng)濟(jì)干旱指數(shù)等［8］。標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)SPEI由標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI演變而來，同時(shí)納入蒸散發(fā)的影響［9］，且可以描述不同時(shí)間尺度的干旱情況，受到眾多學(xué)者青睞，常用于表征氣象干旱，并被運(yùn)用到干旱研究的多個(gè)領(lǐng)域，如干旱時(shí)空變化［10］、干旱監(jiān)測［11，12］、干旱風(fēng)險(xiǎn)分析［13，14］等。常用的水文干旱指數(shù)主要為標(biāo)準(zhǔn)化徑流干旱指數(shù)（Standardized runoff Index，SRI），華悅［15］等人采用SRI研究研究嫩江下游水文干旱特征。農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)主要包括土壤濕度虧缺指數(shù)（Soil Moisture Drought Index，SMDI）［16］、基于歷史土壤濕度時(shí)間序列構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化土壤含水量指數(shù)（Standardized Soil Moisture Index，SSMI）［17］、參照標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)概念和基于土壤水分構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化土壤濕度指數(shù)SSI［18，19］等。夏傳花等［20］基于MODIS植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）和地表溫度LST數(shù)據(jù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)干旱評價(jià)指標(biāo)，分析2006-2015年貴州省糧食生長季的農(nóng)業(yè)干旱時(shí)空變化特征，研究農(nóng)業(yè)干旱分布對糧食產(chǎn)量的影響。郭曉萌等［21］基于SPEI指數(shù)分析內(nèi)蒙古近55年的干旱時(shí)空變化特征。水文干旱指因降水量長期短缺而造成某段時(shí)間內(nèi)地表水或地下水收支不平衡現(xiàn)象，李昱等［22］研究氣候變化對瀾湄流域水文干旱時(shí)空特性的影響，結(jié)果表明不同氣象站點(diǎn)水文干旱差異顯著，水文干旱具有明顯的空間異質(zhì)性。趙蘭蘭等［23］利用土壤距平百分率對東北農(nóng)業(yè)干旱進(jìn)行分析。

由于干旱的時(shí)空演變過程復(fù)雜多樣，單一的干旱指數(shù)往往不能完全反映干旱的多類型、多尺度特征，因此，融合多源信息構(gòu)建的綜合干旱指數(shù)逐漸成為干旱監(jiān)測的重要組成部分［24，25］。目前，綜合干旱指數(shù)的構(gòu)建方法主要包括主成分分析法［26］、權(quán)重組合方法［27-29］、多變量聯(lián)合分布方法［30］、機(jī)器學(xué)習(xí)方法［31］等。本文基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型模擬結(jié)果計(jì)算沁河3 種干旱類型指數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)SPEI、標(biāo)準(zhǔn)化徑流指數(shù)SRI、標(biāo)準(zhǔn)化土壤濕度指數(shù)SSI，將3種干旱指數(shù)通過主成分分析方法相結(jié)合，構(gòu)建沁河流域短/中/長期綜合干旱指數(shù)，全面評價(jià)沁河流域的干旱事件，為研究區(qū)的抗旱研究提供理論支持。

1 研究區(qū)域概況

沁河是黃河一級支流，發(fā)源于山西省沁源縣太岳山區(qū)東部，自北向南流經(jīng)山西、河南兩省，于武陟縣注入黃河。沁河全長485.1 km，流域面積13 532 km2，介于北緯34°54′～36°59′、東經(jīng)111°56′～113°49′之間，地勢整體呈北高南低，其最大支流為丹河。流域?qū)俅箨懶詺夂颍昶骄鶜鉁?0～14 ℃，降水量從南到北遞減，上中游平均為617 mm，下游600～720 mm，徑流的年際變化及年內(nèi)分配不均衡，沁河流域的河道及水文與氣象站點(diǎn)見圖1。

圖1 沁河流域區(qū)域概況Fig.1 Regional overview of the Qinhe River Basin

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

構(gòu)建流域SWAT 模型之需要數(shù)據(jù)主要包括地理信息數(shù)據(jù)、土地利用、土壤類型數(shù)據(jù)，屬性文件包括有土地利用和土壤類型對應(yīng)的索引表，以及土壤數(shù)據(jù)庫、各類日尺度氣象數(shù)據(jù)文本文件及其對應(yīng)的索引表。其中DEM 數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http：//www.gscloud.cn），分辨率為90 m×90 m；土地利用類型來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心；土壤數(shù)據(jù)來源于南京土壤所第二次全國土地調(diào)查的1∶100 萬土壤數(shù)據(jù)；氣象資料數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn）；水文數(shù)據(jù)為沁河流域河流出口武陟水文站的1999-2016年月徑流數(shù)據(jù)，來自水文年鑒《黃河流域水文資料下游區(qū)（沁河水系）》。

2.2 模型構(gòu)建

2.2.1 研究區(qū)的DEM

本研究在地理空間數(shù)據(jù)云平臺下載沁河流域及其附近的90 m×90 m 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，經(jīng)拼接后水文計(jì)算、插入控制點(diǎn)、設(shè)置提取精度、提取出流域和掩膜數(shù)據(jù)，得到沁河流域的DEM數(shù)據(jù)。

2.2.2 土地利用重分類

根據(jù)2015年全國土地利用數(shù)據(jù)和沁河流域邊界剪切得到沁河流域的土地利用柵格數(shù)據(jù)，該地區(qū)有22 種土地利用類型。SWAT模型可識別的土地利用數(shù)據(jù)是基于美國土地利用類型的覆被數(shù)據(jù)，因此將流域內(nèi)的土地利用類型重新分為6類，并建立索引表。通過土地利用類型重新分類得到沁河流域土地利用類型如圖2（a）所示。

SWAT 模型主要應(yīng)用于大時(shí)間尺度的研究，需要長系列的氣象數(shù)據(jù)。根據(jù)基礎(chǔ)氣象資料，主要篩選了氣象數(shù)據(jù)中心的V3.0 數(shù)據(jù)集中有關(guān)沁河流域的4 個(gè)氣象站點(diǎn)1978-2016年的日實(shí)測數(shù)據(jù)。計(jì)算得到月尺度的氣溫、氣溫標(biāo)準(zhǔn)差、降水、降水標(biāo)準(zhǔn)差、降水偏態(tài)系數(shù)、平均降水天數(shù)、太陽輻射、平均露點(diǎn)溫度、平均風(fēng)速等數(shù)據(jù)，整合輸入到SWAT 模型中的數(shù)據(jù)庫userwgen庫中，進(jìn)行模擬計(jì)算。

對于土壤類型數(shù)據(jù)的處理后得到沁河流域的土壤類型圖，一共檢索到沁河流域38 種土壤類型，如圖2（b）所示。提取完流域土壤類型圖后，建立土壤物理數(shù)據(jù)庫以匹配該地區(qū)的土壤屬性，主要包括：土壤水文學(xué)分組HYDGRP、土壤濕密度SOL_BD、土壤層有效持水量SOL_AWC、飽和導(dǎo)水率SOL_K、土壤層中有機(jī)碳含量SOL_CBN、黏土含量CLAY、壤土含量SILT、沙土含量SAND、土壤侵蝕力因子USLE_K、上層有機(jī)物Organic Matter等。

圖2 沁河流域SWAT模型構(gòu)建Fig.2 Construction of SWAT model in Qinhe River Basin

2.2.4 氣象數(shù)據(jù)處理

2.2.3 土壤屬性數(shù)據(jù)

構(gòu)建沁河流域SWAT 模型，設(shè)定預(yù)熱期為1997-1998年，率定期為1999-2013年，驗(yàn)證期為2014-2016年。利用SWAT-cup軟件中選擇上述所有參數(shù)以及與土壤含水量有關(guān)的參數(shù)，在自動率定基礎(chǔ)上，結(jié)合手動率定，最終得到19 個(gè)較好的參數(shù)取值結(jié)果，見表2。

導(dǎo)入研究區(qū)DEM 數(shù)據(jù)進(jìn)行河網(wǎng)定義和提取，生成流域邊界；將河網(wǎng)數(shù)據(jù)疊加到DEM 中，以便改善水文劃分及子流域提取。其次選擇流域下游最后一個(gè)出水口為流域的總出水口，最后計(jì)算子流域參數(shù)，本研究一共將沁河流域劃分出21 個(gè)子流域。

目前我國地方性院校的人才培養(yǎng)主要以服務(wù)于地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主要目標(biāo)，其師資配置也主要是以服務(wù)于這一目標(biāo)的師資水平。從事國際貿(mào)易實(shí)務(wù)教學(xué)的教師接觸實(shí)踐的機(jī)會本身并不多，而同時(shí)又具有法律英語實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師更少。教師本身就缺少法律英語實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不僅嚴(yán)重削弱教學(xué)質(zhì)量，而且也很難傳授實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給學(xué)生。即便是已經(jīng)開設(shè)了法律英語課程教學(xué)的院校，其法律英語教學(xué)活動也缺少有效的實(shí)踐性環(huán)節(jié)的安排，實(shí)踐教學(xué)活動基本流于形式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能獲取相關(guān)的國際貿(mào)易法律實(shí)務(wù)技能訓(xùn)練，畢業(yè)后也很難勝任跨國的貿(mào)易糾紛處理實(shí)務(wù)。

主成分分析法（PCA）通過分析變量之間的關(guān)系，采用降維技術(shù)減少變量個(gè)數(shù)并盡量保存原有變量所表達(dá)的信息，并按照新變量描述原始信息的能力進(jìn)行權(quán)重分配。PCA 能有效降低旱情分級分類的難度，分別以月尺度、季尺度及年尺度構(gòu)建不同主成分的線性組合來計(jì)算相應(yīng)的綜合干旱指數(shù)數(shù)值PCAprs，且將不同主成分對應(yīng)的特征值作為線性組合中不同主成分對應(yīng)的線性系數(shù)，構(gòu)建短、中、長期的綜合干旱指數(shù)的計(jì)算如下：

加快實(shí)施水資源保護(hù)和水生態(tài)修復(fù)。編制完成流域水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)實(shí)施意見，流域水資源保護(hù)、水土保持、河湖渠系溝通等規(guī)劃編制工作有效推進(jìn)。進(jìn)一步加強(qiáng)了入河排污口監(jiān)管，完成2013年灤河、永定河上游、漳衛(wèi)南運(yùn)河水系共306個(gè)入河排污口監(jiān)督檢查和監(jiān)測工作。推進(jìn)引灤水資源保護(hù)，完成潘、大水庫周邊水源地保護(hù)綜合治理工程項(xiàng)目建議書。有效應(yīng)對濁漳河突發(fā)水污染事件，保障邯鄲、安陽兩市供水安全。實(shí)施流域水土流失動態(tài)監(jiān)測和黃泛平原風(fēng)沙區(qū)等試驗(yàn)示范項(xiàng)目，加快流域水土保持生態(tài)建設(shè)推廣步伐。

2.2.6 模型參數(shù)的驗(yàn)證

部分建筑單位在工程建設(shè)過程中，沒有注重對于施工成本的管控問題，他們對于施工成本的管理手段不夠科學(xué)，這并不能為施工單位節(jié)約資金，對于施工單位的經(jīng)濟(jì)效益造成了影響。施工單位對于預(yù)算管理制度建立不夠科學(xué)，他們對于預(yù)算沒有進(jìn)行科學(xué)的管控，只好在施工結(jié)束后對成本進(jìn)行核算，而對于整個(gè)施工過程的成本問題卻沒有引起重視，以至于發(fā)生浪費(fèi)、腐敗現(xiàn)象都不清楚。

其中，R為廣播半徑，為一個(gè)固定常量.di（t）表示t時(shí)刻發(fā)送節(jié)點(diǎn)與一跳鄰居節(jié)點(diǎn)的距離.通過評估節(jié)點(diǎn)間相對位移的變化量，可以知道變化量越小，那么鏈路就越穩(wěn)定.

使用SWAT-CUP 軟件對研究區(qū)進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，選用SUFI-2算法進(jìn)行迭代運(yùn)算確定最優(yōu)參數(shù)。設(shè)置模型的預(yù)熱期、率定期及驗(yàn)證期，采用月尺度徑流對模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證。通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合本流域的實(shí)際情況，最終選擇19個(gè)參數(shù)進(jìn)行敏感度分析，通過上萬次的迭代模擬，不斷調(diào)整參數(shù)范圍后，最終確定了沁河流域月徑流模擬結(jié)果達(dá)到較好效果的19個(gè)參數(shù)的最優(yōu)取值。選用納什系數(shù)Ens、相關(guān)系數(shù)R2評價(jià)模型的適用性，Ens和R2表達(dá)式分別為：

為加快學(xué)校教育教學(xué)事業(yè)發(fā)展，2010年我系組建了一支由藥學(xué)專業(yè)教師和我省醫(yī)藥行業(yè)企業(yè)專家共同參與的藥學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。隨著藥學(xué)專業(yè)教學(xué)改革的深入，我系藥學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)骨干教師培育以及教科研一體化建設(shè)走上了內(nèi)涵發(fā)展的快車道，取得了一定成績，但也存在一些不足。現(xiàn)就我系藥學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)骨干教師培育情況總結(jié)如下。

式中：Qsim、Qobs分別為模擬徑流和實(shí)測徑流；Qavg為徑流平均值；n為時(shí)間序列長度。

2.3 干旱指標(biāo)的選取

2.3.1 單一指標(biāo)干旱指數(shù)

本研究基于SWAT 模型模擬的水文氣象要素，采用標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸發(fā)指數(shù)SPEI、標(biāo)準(zhǔn)化徑流指數(shù)SRI、標(biāo)準(zhǔn)化土壤濕潤指數(shù)SSI表征氣象干旱、水文干旱與農(nóng)業(yè)干旱。具體計(jì)算方法見文獻(xiàn)［19，32，33］，根據(jù)國家氣象干旱等級標(biāo)準(zhǔn)，3 個(gè)指數(shù)的干旱劃分等級見表1。

表1 干旱等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Standards for the classification of drought levels

2.3.2 綜合干旱指數(shù)構(gòu)建

對劃分子流域后的研究流域域進(jìn)行水文響應(yīng)單元的劃分（HRU），加載土地利用類型柵格數(shù)據(jù)后，選擇對應(yīng)的索引表，進(jìn)行土地利用類型的重分類；然后定義土壤類型，并完成土壤類型的重分類；最后對坡度進(jìn)行定義，土地利用閾值、土壤類型閾值、坡度閾值分別設(shè)置為5%、2%、5%，讓較小的土地利用和土壤類型數(shù)據(jù)在劃分時(shí)歸置到相似的類型中，本研究區(qū)共劃分1 196個(gè)水文響應(yīng)單元。

2.3.3 游程理論

PCAprs的干旱等級劃分構(gòu)建方法如下［34］：計(jì)算沁河流域的各干旱指數(shù)對應(yīng)不同等級的干旱事件發(fā)生頻率，將各干旱累計(jì)頻率通過主成分分析結(jié)果合并作為綜合干旱指數(shù)的干旱頻率，反推構(gòu)建的PCAprs指數(shù)的干旱等級劃分。

式中：S_PCAprs-i、M_PCAprs-i和L_PCAprs-i分別為短、中、長期綜合干旱指數(shù)；XS/M/L和VS/M/L為標(biāo)準(zhǔn)化后的短、中、長期干旱指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣及特征向量；γj為第j個(gè)主成分特征值；k的取值取決于主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率（本研究取90%以上）。

游程理論通常用于識別災(zāi)害事件，圖3展示了基于游程理論識別事件的概念圖。當(dāng)災(zāi)害指數(shù)低于某一閾值時(shí)，且持續(xù)時(shí)間超過一定長度時(shí)則認(rèn)為災(zāi)害事件發(fā)生。其中災(zāi)害事件的持續(xù)時(shí)間就是災(zāi)害事件持續(xù)時(shí)間，災(zāi)害事件持續(xù)時(shí)間內(nèi)災(zāi)害指數(shù)之和就是災(zāi)害事件的嚴(yán)重性，災(zāi)害嚴(yán)重性除以災(zāi)害持續(xù)時(shí)間就是災(zāi)害強(qiáng)度。需要注意的是，在相鄰的兩個(gè)干旱事件之間，常會出現(xiàn)該間隔時(shí)間內(nèi)災(zāi)害指數(shù)未超過設(shè)定的閾值的情況，然而在這種情況下，通常認(rèn)為這兩個(gè)相鄰干旱事件之間存在聯(lián)系，應(yīng)將它們合并為一個(gè)干旱事件［35］。判定條件如下：

曲干事欲言又止,只好退到一邊,習(xí)慣性地從兜里掏出一支已經(jīng)被雨淋濕的煙,剛舉到唇邊,又想起了什么,將煙揣回兜里。

圖3 游程理論示意圖Fig.3 Schematic diagram of run theory

各描述量以如下原則進(jìn)行融合：

式中：t表示需融合的干旱事件的間隔時(shí)間；SC為融合后干旱烈度；｛Ti，Ti+1｝為兩個(gè)相鄰的干旱事件；SO為待合并微干旱烈度；TC融合后干旱歷時(shí)。

反之若某一干旱事件Si≤0.3-Si或Ti≤0.3-Ti，則剔除該干旱事件。

完成參數(shù)的率定與驗(yàn)證后，選取納什效率系數(shù)（ENS）、相關(guān)系數(shù)R2評估SWAT 模型在沁河流域徑流模擬的適用性。率定期和驗(yàn)證期的實(shí)測模擬月徑流結(jié)果圖4所示，徑流序列的峰度及基流擬合較為吻合。率定期納什系數(shù)ENS和相關(guān)系數(shù)R2分別為0.75 和0.80，驗(yàn)證期納什系數(shù)ENS和相關(guān)系數(shù)R2分別為0.72和0.85，均大于0.7，說明模擬結(jié)果較佳，率定結(jié)果可用于描述研究區(qū)域的水文過程。

觀察組治療后，血流變學(xué)指標(biāo)和血小板參數(shù)變化各項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于治療前，治療前后對比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

3 結(jié)果分析

3.1 SWAT模型率定分析

2.2.5 子流域劃分

表2 SWAT模型最優(yōu)參數(shù)取值表Tab.2 The optimal parameter value table of SWAT model

粘貼加固方法主要是在鋼板與混凝土表面之間加墊款，再采用環(huán)氧樹脂膠泥對周邊進(jìn)行有效的封閉，使混凝土與鋼板形成封閉的空腔，同時(shí)對每片鋼板最低點(diǎn)實(shí)施注膠，這在較大程度上有利于注膠內(nèi)空氣的排出。對鋼板采用粘貼加固方法時(shí)，首先對混凝土松散層進(jìn)行清理至平整為止，在此基礎(chǔ)上對鋼板粘接面采用工具清理干凈，再用專業(yè)的工具在鋼板中涂抹結(jié)構(gòu)膠，最后將鋼板粘貼到預(yù)定的位置，同時(shí)對其進(jìn)行鉆孔固定。

圖4 SWAT徑流模擬效果Fig.4 SWAT runoff simulation effect

3.2 綜合干旱指數(shù)構(gòu)建

計(jì)算沁河流域的SPEI、SRI與SSI指數(shù)，基于上文方法構(gòu)建短、中、長期綜合干旱指數(shù)，其計(jì)算的特征值及對應(yīng)特征向量結(jié)果見表3、4。

在企業(yè)希望改進(jìn)的方面，企業(yè)更愿意在技術(shù)改造、質(zhì)量管理等方面修煉內(nèi)功，提升自身的核心競爭力。企業(yè)創(chuàng)新升級遇到的瓶頸，資金及人才是企業(yè)發(fā)展面臨的最主要的問題，如何讓企業(yè)扎根石排，在石排持續(xù)投資，同時(shí)也在石排居住和生活，從而穩(wěn)定一批員工扎根石排，并以石排自身的教育、環(huán)境衛(wèi)生優(yōu)勢吸引越來越多的專業(yè)人才來到石排，是解決人才瓶頸問題的關(guān)鍵。

表3 沁河流域綜合干旱指數(shù)主成分分析特征值Tab.3 PCAprs in Qinhe River Basin

表4 沁河流域主成分特征值對應(yīng)特征向量Tab.4 The corresponding eigenvectors of the principal component eigenvalues in the Qinhe River Basin

參照2.3.2中的綜合干旱劃分方法，對短、中、長期綜合干旱指數(shù)進(jìn)行劃分，其劃分結(jié)果見表5。

表5 綜合干旱指數(shù)等級劃分Tab.5 Classification of PCAprs

3.3 綜合干旱指數(shù)適應(yīng)性分析

由圖5可見，構(gòu)建綜合干旱指數(shù)與SPEI、SRI、SSI變化趨勢基本一致，且歷時(shí)較短的指數(shù)波動較大。結(jié)合《中國氣象災(zāi)害大典：山西卷》［36］對于一些典型干旱的記載，如1996年遭遇的春旱，1997-1999年的連續(xù)嚴(yán)重干旱等典型干旱事件，SPEI、SRI、SSI與綜合干旱指數(shù)在對歷史典型干旱的識別下均能較準(zhǔn)確識別，但在隸屬于同一場典型干旱事件，不同干旱指數(shù)所識別典型干旱的干旱程度卻存在差異。這主要由于典型干旱事件是氣象干旱事件、水文干旱事件及農(nóng)業(yè)干旱事件互相影響交織形成的綜合干旱事件造成的結(jié)果，單一的干旱指標(biāo)只考慮特定的氣候要素，具有一定的局限性，而綜合干旱由于融合了三種干旱所表述的信息，對流域的旱情描述更加全面。

圖5 沁河流域短中長期綜合干旱指數(shù)對比Fig.5 Comparison of S_PCAprs-i、M_PCAprs-i and L_PCAprs-i in the Qinhe River Basin

3.3.1 時(shí)間尺度適應(yīng)性分析

系統(tǒng)性是初中體育高效課堂的基本特征之一，主要指的是體育教師在設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動時(shí)，需要將系統(tǒng)論作為教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，使整個(gè)課堂成為一個(gè)有機(jī)的整體。初中體育高效課堂其本身就是一個(gè)有效的教學(xué)系統(tǒng)，包括教材與學(xué)情、指導(dǎo)思想、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)方法、教學(xué)重難點(diǎn)以及教學(xué)評價(jià)等等。所以，在打造初中體育高效課堂時(shí)，要堅(jiān)持以系統(tǒng)觀點(diǎn)，對課堂教學(xué)的各個(gè)要素進(jìn)行全面分析，例如，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生參與積極性，確保教學(xué)活動能夠有序開展。

不同監(jiān)測時(shí)長的干旱指數(shù)對同一場干旱的監(jiān)測結(jié)果也存在著差異。如表6所示，選取了三場典型干旱作為代表，短期綜合干旱指數(shù)對長歷時(shí)的典型干旱事件的識別烈度普遍較低，這是由于短期綜合干旱指數(shù)的監(jiān)測時(shí)長只有一個(gè)月，對于一些歷時(shí)較短的干旱事件識別效果較好，而對一些干旱強(qiáng)度不高但歷時(shí)較長的干旱事件容易造成識別強(qiáng)度較低的結(jié)果；長歷時(shí)的綜合干旱指數(shù)由于監(jiān)測時(shí)間長，能充分地考慮土壤含水量及徑流對降水短缺的滯后性，對這類歷時(shí)長的干旱具有較好的表征能力。而實(shí)際干旱事件通常情況下持續(xù)時(shí)間長達(dá)數(shù)月，因此中/長期綜合干旱指數(shù)對沁河流域的絕大部分干旱事件的識別較為準(zhǔn)確。

表6 沁河流域典型干旱識別Tab.6 Identification of typical droughts in the Qinhe River Basin

但由于長期綜合干旱指數(shù)監(jiān)測時(shí)長較長，對于干旱事件通常只能做出識別，如1997-1999年在沁河流域歷史上屬于重旱年份，但不能對年內(nèi)旱情的變化過程做出判斷，而短中期綜合干旱指數(shù)則可以對本次干旱事件的旱情發(fā)展過程做出描述，因此二者結(jié)合分析對流域的干旱事件評價(jià)更為全面。

3.3.2 空間尺度適應(yīng)性分析

圖6是沁河流域1998年9月、1996年春季和1999年全年3場不同歷時(shí)的典型干旱事件下不同時(shí)間尺度的SPEI、SRI、SSI和綜合干旱指數(shù)的干旱程度空間分布情況。由圖可知，1998年9月SPEI監(jiān)測到的氣象干旱強(qiáng)度明顯重于于SRI監(jiān)測的水文干旱與SSI監(jiān)測的農(nóng)業(yè)干旱，18個(gè)子流域中有近一半為中旱，且大部分干旱發(fā)生地區(qū)為流域北部；SRI監(jiān)測到的流域水文干旱程度較低，包括輕旱和無旱；SSI監(jiān)測到的流域農(nóng)業(yè)干旱僅8號、12號子流域?yàn)橹泻担溆嗳珵檩p旱和無旱；證明此次干旱事件是以氣象因素為主導(dǎo)的干旱事件，向水文及農(nóng)業(yè)干旱的傳播具有滯后性，短期SRI與SSI對氣象干旱事件的靈敏度不高，而綜合干旱指數(shù)較為準(zhǔn)確的監(jiān)測出了該干旱事件的強(qiáng)度及范圍。1996年春季SPEI監(jiān)測到18 號子流域?yàn)檩p旱，8 號、9 號、10 號、12 號子流域?yàn)闊o旱，其余子流域均為重旱；SRI和SSI監(jiān)測的干旱程度較輕，SRI監(jiān)測到流域的干旱程度僅包括中旱和輕旱，SSI監(jiān)測到的農(nóng)業(yè)干旱的等級為中旱、輕旱和無旱；該年春季流域整體西部的干旱程度明顯高于東部地區(qū)；與中期綜合干旱指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果一致，且8 號、9 號、10 號及11 號子流域發(fā)生了干旱事件，SPEI與SSI均未識別，而綜合干旱識別出了該水文干旱事件，因此認(rèn)為綜合干旱的識別能力較強(qiáng)。1999年全年在流域北部發(fā)生了特大的農(nóng)業(yè)干旱事件，但SPEI與SRI監(jiān)測的干旱等級較低，對流域的干旱表征能力不足，而長期綜合干旱綜合準(zhǔn)確識別了該干旱事件的強(qiáng)度。綜上三個(gè)研究時(shí)段的旱情特點(diǎn)可以看出，不同單一干旱指數(shù)在同一區(qū)域的干旱識別程度有差異，證明了單一干旱指數(shù)不能完全反映該區(qū)域的全部干旱特征，而綜合干旱指數(shù)充分考慮了沁河流域的降水、蒸散發(fā)、徑流和土壤等多方面因素，可同時(shí)表征氣象、水文與農(nóng)業(yè)干旱，與流域的配適度較高，可從多角度描述流域的干旱特性。

黨的十九大報(bào)告提出，要優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)，加快一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)。這就內(nèi)在地要求中國高等教育發(fā)展應(yīng)從過去以“規(guī)模擴(kuò)張”為特征的“外延式發(fā)展”向以“高質(zhì)量與結(jié)構(gòu)優(yōu)化”為特征的“內(nèi)涵式發(fā)展”轉(zhuǎn)變。為了適應(yīng)新時(shí)代要求，高校績效評估也應(yīng)適時(shí)地進(jìn)行范式轉(zhuǎn)換和路徑優(yōu)化。

圖6 沁河流域典型干旱空間分析Fig.6 Spatial analysis of typical drought in Qinhe River Basin

4 結(jié) 論

干旱成因復(fù)雜，以往研究的單一干旱指數(shù)無法全面準(zhǔn)確的表征干旱的全部特征［37］，因此本文融合了氣象、水文及農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)構(gòu)建了綜合干旱指數(shù)，將構(gòu)建的綜合干旱指數(shù)與單一干旱指數(shù)在空間尺度上做對比分析，發(fā)現(xiàn)綜合干旱可以識別單一干旱指數(shù)識別不到的區(qū)域，對流域的旱情描述更加全面；往期研究［34］還發(fā)現(xiàn)單歷時(shí)的干旱指數(shù)難以應(yīng)對歷時(shí)多變的干旱事件，為了使干旱監(jiān)測更加全面，本文構(gòu)建了短/中/長期綜合干旱指數(shù)，中長期的干旱用于評價(jià)研究區(qū)的干旱發(fā)展趨勢，而短期的干旱指數(shù)可以用于監(jiān)測旱情的實(shí)時(shí)變化，二者結(jié)合能更準(zhǔn)確的描述長系列旱情。本文主要結(jié)論如下：

（1）構(gòu)建的沁河流域SWAT 模型模擬的月徑流與實(shí)測徑流率定結(jié)果較好，率定期及驗(yàn)證期的納什系數(shù)ENS和相關(guān)系數(shù)R2均高于0.7，證明SWAT 模型在該流域的適用性較好，模型模擬的結(jié)果可用于今后開展的各項(xiàng)研究。

（2）構(gòu)建的短中長期的綜合干旱指數(shù)與同歷時(shí)的SPEI、SRI、SSI指數(shù)的波動趨勢基本一致；對比記錄的典型干旱事件，發(fā)現(xiàn)綜合干旱指數(shù)對干旱的監(jiān)測結(jié)果與記載的實(shí)際干旱事件基本吻合，表明構(gòu)建的沁河流域綜合干旱指數(shù)可用于研究區(qū)域的干旱監(jiān)測，可為該流域的抗旱研究提供理論支持。

（3）對比單變量干旱指數(shù)SPEI、SRI、SSI與綜合干旱指數(shù)，由于綜合了降水、蒸散發(fā)、徑流及土壤濕度等多方面因素，綜合干旱指數(shù)對干旱事件的描述與實(shí)際的干旱進(jìn)程更為吻合，彌補(bǔ)了單一干旱指數(shù)對實(shí)際中發(fā)生的綜合干旱事件識別的局限性，評價(jià)更為全面。

《戰(zhàn)狼Ⅱ》和《紅海行動》就順應(yīng)了上述“返英雄化”趨勢,展現(xiàn)了全球化時(shí)代走向世界的中國軍人具有的英雄特質(zhì)，取得了高票房和好口碑。影片將英雄身份設(shè)定為軍人形象,本身就已經(jīng)限定了英雄內(nèi)在的崇高性質(zhì);又將故事放置在國外的戰(zhàn)亂環(huán)境下進(jìn)行救援行動,主人公被賦予的角色設(shè)定顯然不可能出現(xiàn)娛樂化傾向。從人物身份設(shè)定到影片的特殊背景以及藝術(shù)審美效果的呈現(xiàn),影片力圖表達(dá)國產(chǎn)主流電影要改變當(dāng)今戲仿英雄現(xiàn)象的強(qiáng)烈意愿,以及重塑個(gè)性豐滿的民族英雄形象的強(qiáng)烈愿望。通過影片的廣泛傳播,對觀眾極大地發(fā)揮了影響作用,有助于重新喚起對民族英雄的崇拜信仰,提振民族自信心,凝聚起實(shí)現(xiàn)中國夢的磅礴力量。

（4）由于干旱事件歷時(shí)的不確定性，構(gòu)建了短中長期綜合干旱指數(shù)，對不同歷時(shí)的干旱識別任務(wù)具有較強(qiáng)的針對性；短中期綜合干旱指數(shù)對一些歷時(shí)短烈度大的干旱事件敏感性較高，可用于監(jiān)測研究區(qū)域干旱的相對實(shí)時(shí)變化情況；而長期綜合干旱指數(shù)對一些歷時(shí)較長甚至是多年連續(xù)干旱的監(jiān)測能力較好，更適合描述一個(gè)地區(qū)長期的干旱發(fā)展趨勢，二者綜合分析可使干旱評價(jià)更加全面。