Page 102 - 2023年第54卷第3期

值气候模式、贝叶斯理论的降水集合预报技术、基于分布式水文模型和重力卫星的干旱期来水预报技
术。基于马斯洛需求层次理论，解析各类需水主体在干旱条件下的刚性需水、弹性需水等层次化需水
特征，构建特大干旱情景下分层需水预报技术，将目前规划层面的需水预测提升至调度层面的动态
预报。
４．２ 多时空尺度特大干旱精准诊断与风险评估技术 特大干旱的形成过程具有累积叠加和阶跃突变效
应，目前难以捕捉特大干旱的阶段性特征和多要素交互影响关系。未来应考虑水循环多元要素，以及
多系统干旱的交互作用，在旱情滚动监测、预报支撑下，提出不同时空尺度特大干旱的初步诊断、确
定性诊断和综合诊断的递进式诊断技术和诊断标准，实现对特大干旱形成、发展、减弱等各个阶段的
精准识别。在此基础上，以社会经济与生态系统为承灾体，量化特大干旱胁迫下社会经济与生态系统
的易损性，考虑干旱的多属性、承灾体的暴露程度及其易损性，提出面向 “自然 － 社会” 二元系统的
特大干旱风险评估技术，辨识出风险大的热点区域，为区域干旱风险管理提供技术支撑。
４．３ 应对特大干旱的区域抗旱水源配置与用水极限控制技术 针对特大干旱条件下水资源优化调控的
问题，提出抗旱水源系统的应急供水能力评估方法；基于 “宽浅式破坏” 原则，考虑风险可控和全局
最优，提出不同干旱等级下用水系统分级阈值确定方法及用水极限控制策略；考虑抗旱水源的互补
性、用水对象保障的分级性和水源－ 用户之间的相互影响关系，建立特大干旱情景下区域供需水双向
调控机制；在此基础上，考虑水资源配置极限边界和双向协同关系，构建特大干旱条件下抗旱水源多
目标优化配置模型，提出应对特大干旱的区域抗旱水源配置与用水极限控制技术，提高应对特大干旱
能力。
４．４ 面向特大干旱的旱限水位确定与应急水量智慧调度技术 目前特大干旱应对长期缺乏干旱警示和
控制指标，导致水利工程调控作用无法充分发挥、应急预案无法快速形成，未来应深入研究建立面向
区域特大干旱的江河、湖泊、水库、地下水等的旱限水位确定技术，明确全口径旱限水位分级控制目
标、控制原则、控制策略、触发机制和风险效益。以旱限水位为应急调度启动条件和控制指标，耦合
利用多时空尺度预报信息，协调当前缺水与未来潜在缺水对冲风险，建立特大干旱下水利工程群应急
水量调度模型，实现水利工程群应急水量大范围长历时动态优化分配，并构建集 “监测 － 预报 － 评估 －
调度－ 决策” 功能于一体的抗旱智慧调度系统平台。

５ 预期目标和攻关难点

面对特大干旱的频发态势和应对实践需求，“十四五” 期间，应围绕上述三大科学问题，以关键
技术研发为支撑，力争在特大干旱精准诊断技术、供需双向调控理论方法和抗旱智慧调度技术等三个
方面实现突破。
５．１ 基于大范围大深度土壤水分监测和来需水连续预报的特大干旱动态精准诊断技术 首先，基于我
国高分卫星和数据同化系统，从底层建立大范围大深度土壤水分连续监测原理，攻克多射频技术土壤
水监测、大深度土壤水动力模型、土壤水分同化降尺度技术难题，创建全国产化地面观测、卫星遥感
与陆面同化三位一体的土壤水分协同监测系统装备。在监测时空范围、分辨率和精度上进一步提升，
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实现大范围（不小于 １０万ｋｍ ）、高分辨率（１６ｍ × １６ｍ，１日）连续监测，在原有土壤表层监测基础上，
将 ０～１ｍ深度土壤水分监测精度提升至 ８５％。结合水雨情监测网络，为特大干旱诊断提供监测基础；
其次，利用 ＷＲＦ数值大气模式、分布式水循环模型、集合卡尔曼滤波、重力卫星技术、马斯洛需求
层次理论和贝叶斯理论，结合人工智能等新一代技术充分挖掘各集合预报成果的优势，改进传统降雨
径流集合预报和需水定额预测方法，建立干旱期降水、土壤水、低枯流量、地下水储量和分层需水的
多尺度预报技术，将候、旬和月尺度来水、需水预测预报精度分别提升至 ９５％、９０％和 ８５％，作为气
象干旱、水文干旱、农业干旱和社会经济干旱诊断的预报基础；同时，深入研究不同类型干旱的相互
界限，揭示多系统干旱互馈关系驱动力，从整体上科学刻画特大干旱条件下多系统交互作用关系；结
合滚动监测和预报信息，创立集 “干旱状态（类型、范围、强度、历时），旱情走势（趋势、演变），

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