随着社会经济发展对水资源需求的日益增加及全球气候的变化,干旱这种自然灾害已成为我国农业发展的障碍之一。同时,黄河流域经常发生干旱灾害,这给当地的人民生活生产及经济发展形成了严重影响,全面了解黄河流域干旱发生的规律,之于干旱的识别与预防有着重要的意义。随着治黄事业的发展,黄河流域的水资源供需矛盾愈来愈厉害,黄河丰富的水利水能水资源得到了不断的开发。水利工程在防洪,灌溉,发电和供水等方面都发挥了重要作用,有力地促进了工农业生产的发展和生态环境的改善。本文针对黄河流域自然干旱与水库对其干旱调节作用进行研究。主要研究内容和成果如下:(1)利用气象水文及水库等资料,计算了黄河流域各个分区气象干旱指数(标准化径流指数、标准化蒸散指数)、水文干旱指数(标准化流量指数)、农业干旱指数(Palmer干旱指数干旱指数)及修正的地表水文供应指数,计算表明黄河流域各类型干旱均较严重,又以水文干旱最为严重。黄河上游气象干旱严重,中下游水文干旱及农业干旱严重,全流域有干旱加重的趋势。(2)基于单一干旱指数运用主成分分析法计算了黄河流域各个分区的主成分贡献率、特征向量等特征值,建立了各个分区的综合干旱指数计算公式,并与历史实际干旱事件进行对比,证明了该指数较能反映黄河流域干旱情形。花园口以下区域各个年代轻旱发生频率均高于其他区域;在1990s,黄河干旱形势较之前各年代明显加剧,从上游至下游均很干旱。运用小波分析,可得黄河流域干旱周期为5年左右;从黄河上游至黄河下游,不同分区的主干旱周期越来越小,源区主周期大致为27年,上中游主周期为20年左右,黄河下游流域主干旱周期仅为5年,说明流域下游的干旱交替现象愈加频繁。(3)采用贝塔分布、Gamma分布、正态分布和指数分布等对黄河下游流域干旱历时、干旱烈度进行拟合;采用阿基米德Copula函数家族的Gumbel Copulas,Clayton Copulas以及Frank Copulas三种Copula函数,对黄河下游干旱历时及烈度联合分布函数进行拟合;利用均方根误差法(RSME)进行检验,确定拟合最优的函数。经计算,黄河下游流域采用指数分布函数拟定干旱历时,采用Gamma分布函数拟定干旱烈度,选择拟合最优的Clayton Copulas函数作为黄河下游流域干旱历时函数及干旱烈度函数的联结函数。(4)根据干旱历时、干旱烈度及copula联合分布概率结合干旱间隔期望得到黄河下游流域干旱重现期。利用重现期对不同干旱模式进行评估,可知,黄河下游流域以短历时的轻旱、中旱居多,发生频繁程度远高于长历时强烈度的干旱。随着干旱历时及烈度组合数值的增加,重现期逐渐增加。总得来说,黄河下游流域的干旱情况严重,在全部干旱过程中,流域中旱以及重度干旱模式的发生比例大于50%。(5)基于干旱本质及干旱灾害形成的机理,提出了水库群应对干旱能力的计算原理及方法。以黄河下游为例,基于遗传算法进行水库联合调度计算下游水库群干旱应对能力。研究发现,黄河下游多年平均缺水率为10.96%;目前黄河下游流域水库足以应对重现期为25a一遇及25a以下的干旱,最大抗旱能力指数为0.8904;干旱重现期小于40a一遇时,黄河下游水库可将流域有可能的严重旱情控制在供用水紧张程度为中度或轻微水平以上;下游流域应对25~60a一遇及60~100a一遇的干旱抗旱水平较弱;对于100~200a一遇的干旱及200a以上一遇的干旱,抗旱水平很弱。(6)基于水利工程对干旱的影响因素,同时充分考虑水利工程在流域内的自身的工程规模方面及运行管理方面,构建黄河流域干旱应对能力评价指标体系。运用层次分析及熵权法综合赋权,运用可变模糊法进行了干旱应对能力评价,得到了黄河流域各个分区的水利工程干旱应对能力等级。“龙羊峡~兰州”河段及“兰州~头道拐”河段干旱应对能力一般,因龙羊峡等水库,河段单位供水能力高。“头道拐~龙门”、“龙门~三门峡”及内流区干旱应对能力较弱,下游较强。黄河中游的应对干旱等级值较上游和下游的低。目前黄河流域水利工程修建现状,基本与各流域分区干旱特点互相吻合的,黄河水利工程布局规划仍待完善,以期继续提高区域干旱应对能力。