第1章　绪论

1.1　问题的提出

全球气候系统在自身运动和外部作用下（如太阳变化、火山喷发、人类活动），不断随时间推移而变化，且不同时空条件下，气候变化程度也不一样。近年来，全球气候变暖是当今气候变化最明显也最突出的标志之一。水系统与气候变化之间有着紧密的联系，并相互影响。气候变暖将会对水循环产生直接的影响，从而会引起各种灾害天气出现的时间长短以及频率等的变化，同时，气候变暖对水资源利用也会产生影响，而且这种影响存在一定的不确定性，主要表现在供水与需水在时空上的不均衡性。气候变化对我国水系统的影响远远不止这些，气候变化可能会影响我国河川径流的现有状态，随着气候变暖，北方内陆地区蒸发量增大，从而使北方河川径流有所减少，而南方河川径流则会相应增多，最终会使得我国极端天气频发，洪涝灾害发生的频率增多；气候变化在影响我国径流量的同时，也会使暴雨次数增加，干旱灾害频发以及水温升高，最终会导致我国水资源量的供需分配不均衡，从而加剧我国水资源的不稳定性［1］。

联合国政府间气候变化专门委员会和联合国粮食及农业组织的评估报告，均将农业列入到最易遭受气候变化影响及最脆弱的产业之一，尤其对于发展中国家的农业更是如此［2］。我国是一个发展中国家，人口众多且是农业大国，但人均水资源较短缺，农业基础设施差，气候变化对我国的水土资源产生了重大的影响，因而使我国的农业及粮食生产也受到了不同程度的损害［3-6］。对于农业来说，农业发展所需要的主要气候资源为光能、热能、水分、风和大气等，气候变化会在一定程度上改变农业气候作用的强度，这使得我国的水资源供需矛盾更为突出［7-12］。

灌区是我国粮食安全的保障基础，同时也是我国区域经济发展及生态安全的重要支撑。气候变化在改变灌区水资源自身演变规律的同时，也打破了灌区水资源的开发利用模式，使得灌区原有的水资源供需平衡遭到破坏。气候变化使得作物需水量相应改变，从而影响灌区的地表径流及地下径流，进而导致灌区农业的灌溉用水量发生改变［13］。水资源是保障灌区可持续发展的控制性因素。当前，受气候变化和人类活动共同作用，流域/区域水资源情势发生深刻变化，特别是黄河、淮河、海河三大流域水资源演变情势更为明显，主要表现在以地表径流为代表的水文干旱要素变异性加强，灌区可供水量减少，灌区用水安全受到威胁。因此，如何规避变化环境下的水资源短缺风险便显得尤为重要。

陆浑灌区位于河南省豫西浅山丘陵区，设计灌溉面积8.967万hm2，是河南省大型灌区之一，主要以种植小麦、玉米、棉花等作物为主。灌区涉及郑州、平顶山、洛阳三市的7个县（市），跨越黄河、淮河两大流域，降雨时空分布不均，容易发生气象干旱，特别是西干渠灌区，有“十年九旱”之称。灌区水源主要来自黄河支流伊河上的陆浑水库。陆浑水库为河南省第二大水库，位于洛阳市嵩县境内伊河干流上，水库以上河长174km，控制流域面积3492km2，总库容13.2亿m3，多年平均来水量为10.25亿m3。近年来，受上游伊河径流减少影响，陆浑水库蓄水量也严重不足，极大地影响了灌区灌溉。特别是2008 年到2009 年冬春之交的特大旱情，水库水量仅剩下2亿m3，不足往年同期一半，出现了30年来少有的水荒。尽管后来陆浑水库先后两次开闸放水，以牺牲发电效益为代价，累计灌溉农田30多万亩，有效缓解了灌区旱情，但仍有部分作物受旱严重。如果说气象干旱是农业干旱的先兆，那么水文干旱则是农业干旱的必然。水文干旱要素中径流来水量的减少必然使得农业缺乏有效的灌溉。随着全球气候变暖，极端天气现象越发频繁，再加上一些不合理的人类用水活动，促使水文干旱发生频率和危害程度呈现上升趋势，且变异性增强，极值化加大，势必威胁灌区用水安全和农业增产增收。有鉴于此，为使规避变化环境下的灌区水资源短缺风险成为可能，深入剖析陆浑灌区作物需水与供水的不确定性对灌区需水与供水进行水资源短缺风险分析便显得尤为重要。