干旱和旱灾是两个不同的科学概念。干旱指的是降水量少，不足以满足适量的人口生存和经济发展需要的气候现象。沙漠、戈壁是最干旱的地区，因水分不足而使树木无法成活的草原地区则属半干旱地区。在这里，干旱是常见的现象。旱灾则属偶发性自然灾害。在一些地区虽有一定的水分条件，甚至降水十分丰富，能够满足大量人口与经济发展的需要，但是可能在一段较长的时段（几个月至几年）降水异常偏少，以致不足以维持该地区人们的生活与生产需要，造成经济损失，甚至人员死亡的事件，这就是旱灾。旱灾分布很广，不但是多雨地区的严重自然灾害，甚至在半干旱地区也是严重的自然灾害。

    干旱与旱灾都有各种不同的定义。降水是大陆上一切水资源的来源。因此，用降水量多少来评价干旱与旱灾是最简单、最基本的方法。但是如何确定降水量的多少作为干旱与旱灾的标准却并不是简单的事情。

    一般说，在副热带地区和暖温带的热量资源多，蒸发力强，如果降水少于400mm，就可以算作半干旱地区。在热带地区甚至700mm降水也只能算作半干旱气候。在最干旱的沙漠地带降水一般不足200mm，甚至在100mm以下。

    由此可见，降水不是确定干湿的唯一因子。降水必须同蒸发一同考虑，才能确定干旱与半干旱气候。一地的蒸发量的可能最大值（蒸发力）是该地所接受的辐射差额（即地面接受的太阳辐射量和放出的辐射量的差值）和蒸发潜热的比值。故干燥度D可用下式表示：

D＝R/L·P

    式中R是年平均辐射差额，P为年平均降水量，L为水的蒸发潜热。很显然，若D＞1，则降水量小于蒸发力，从理论上说是偏旱的。但是自然界存在一些物理过程，能够减少蒸发，故干湿带的划分，大致按如下标准：

    划分干旱的标准在理论上说，也可以用来作旱灾的标准。但是，旱灾主要是一个时期水分异常现象，不便于计算干燥度，而降水量便于得到，故一般采用降水量的距平值表示。由于一段时间内降水量的总距平值决定于距平强度（百分率）乘以持续时间，故中央气象台采用的旱灾标准如表3—2所示：

    旱灾还随着行业不同而分为农业旱灾、水文旱灾等等。这些行业性旱灾并不完全反映在全年降水的多少上，而只反映在该行业所需的降水能否满足上。例如，农业旱灾只是农业生产的关键期是否能满足水分需要。在我国北方冬麦区流传着“八、十、三三场雨”的说法，即只要在9月（阴历八月）、11月（阴历十月）、4月（阴历三月）有好雨，小麦就能得到足够的水分。农作物只能吸收土壤中的水分，对农业说来，常常把土壤水当作“有效水分”。故农业的旱灾主要反映在土壤的干旱上。这点恰好同水文旱灾相反。因为，水文上的水资源是河川径流与地下水补给量，在具体统计时，恰好没有包括土壤水在内。这种水文上的水资源是满足工业、城市与农业灌溉的水量，所以对人们生活与经济发展往往具有重大意义。但是，从理论上说，水文旱灾毕竟不能代表一切旱灾，则是显而易见的。由于社会经济的发展，水资源日益不足，也就是说，人们的干旱的感觉越来越经常，越来越严重。同样一盆水，用的人越多，就越需要公平分配，大家得益。因此，提出一个包括所有水资源在内，能够规划协调各行各业用水需要的水资源定义和旱灾标准，势在必行。这样的标准可以从水分供需平衡的方面进行探讨。

    关于水分平衡的研究，从50年代起，就已作了大量工作，但只限于研究自然界的水分循环。到了现代，人类社会的各项活动已经成为水分循环的一个重要环节，而且还是评价水分需要量的标准。因此，研究自然界与人类社会的水分平衡对于评价干旱与旱灾是很重要的。人类社会与自然界的水分平衡系统含有三个主要子系统，这就是自然降水系统、地表层水资源形成与分类系统，人类社会用水排水系统。三者的关系如图3—1所示。

    自然降水系统是大陆一切水资源的供给者。但自然降水的脉冲性很强，尚不是能够满足自然生态系统和人类社会水分连续需要的水资源。只有降水到达地面后，由地表层以不同方式在不同位置涵蓄起来，才能成为以下各种水资源。

    第一水资源，即河川径流量与地下水补给量之和，减去重复计算量。这是经济价值最高的水资源。由于这是唯一可以由人类贮存、转运和分配给各种用户的水资源，也常常被简称为水资源，也即水文统计的水资源。水文旱灾就是指这种水资源的短缺所造成的灾害。

    第二水资源为土壤水。这种水资源不能由人类搜集、转运或自由分配使用。但它却是自然生态系统和旱农生产的唯一水资源，所以重要性绝不能忽视。在雨水不多的地区，降水常常只能湿润土壤，补充土壤水，却产生不了径流与地下水。在这样的地区，第二水资源常常远多于第一水资源。农业旱灾在无灌溉地区即指这种水资源的短缺。

    第三水资源为蒸发。蒸发量可以用各种办法抑制，使之转变为水资源，所以具有极大的资源潜力，可以成为开发利用的对象。但是被抑制的蒸发水量常常混杂在土壤水或水体中，难以绝然同第二和第一水资源分开。蒸发量可作为减轻旱、涝灾害的潜在水资源看待。

    第四水资源，即通过径流交换，水库调节或废水处理而获得的水分，以收入为正值，支出为负值。可以作为减轻旱、涝灾害的有效手段，如我国“南水北调”工程即为一例。

    以上四种水资源都是人类社会所能得到的水分收入。人类社会的水分支出，即需水量，根据需水的性质的差异，大致可分为三种，即工业、农业、生活需水量。其中，工业与生活需水量只能用第一类水资源解决，而农业需水量则能用第二类水资源（土壤水）和第一类水资源（灌溉水）解决。因此，节省第一类水资源的重要途径之一是农业尽量开发利用第二类水资源。水分平衡模式应如下式所示：

     W1＋W2＋W3＋W4≥D1＋D2＋D3 （1）

    该式内容是各类水资源（W1、W2、W3、W4）之和应大于或等于人类各项需水量（D1、D2、D3）之和。考虑到第三类水资源（W3，蒸发量）只是潜在水资源，应略去；W2只能为农业一个产业利用，W4只是在当地水分不足时才补充利用，故可以作为平衡差额，暂不考虑。（1）式可以改写成以W1为基础的水分供需平衡公式：

     W1≥D1＋D2＋（D3-W2） （2）

    该式内容是，第一水资源供给生活与工业需水（D1与D2），而农业需水中减去第二水资源的供给量后，才是对第一水资源的需水量。

    现在我们可以把社会经济量引进（2）式的右端。生活需水量D1是人口数乘以人均耗水量。但这里的D1包括第三产业需水量在内，故人口也应包括流动人口在内。工业需水量是工业总产值（以万元为单位）乘以平均万元产值耗水量。农业可以利用两种水资源，故情况就要复杂得多。设蒸腾系数为E，即每生产1吨农产品所耗水量的吨数，而该地区所需农产品为F吨，则（2）可改写成：

     W1≥D1＋D2＋E（F-W2/E） （3）

    式中的W2/E为第二水资源所能提供的农产品数量。（3）就是自然界与人类社会水分平衡的最简单的表达式。主要问题是水资源、社会的三种需水量均是变量。特别是社会的三种需水量既有随着社会经济的发展而迅速增长的趋势，而且还有节水技术的发展使其迅速减少的趋势。（2）的平衡建立在这两种趋势的动态平衡上，因此（2）又可用作监测这种动态平衡的依据。

    另外，由于（3）所需资料涉及不同的自然科学部门（气象、水文）和不同的社会经济部门（人口、农业、工业等），在目前各个部门资料的规格（地区、时间、统计量等）均不一样，缺乏可比性，难以用在一个公式里。下面表3—3为北京市1980、1984年的资料，较为齐全，可以给（3）式作个验证。

    表中可以看出，1980年与1984年的收支差分别为1.89×108t与-0.95×108t，数量很小，大致接近平衡。但却已显示了这两年的干旱，因为表中数字中还有W4，即借用外地或使用水库库存水。如果没有这些水，则1980年和1984年北京可能减少60％和34％的水供应量，所产生的旱情之重就可想而知了。

    另外，我们还可以看出1984年不论农产品与工业产品都明显多于1980年，但1984年这二者的需水量（D2、D3）却明显少于1980年，这就显示了节水在抗旱中的巨大威力。

    这个模式表现的是水分收支动态平衡，因为改善水资源形成机制（生态与水利建设）和提高节水技术同用水量激增形成相互制约关系。同时从这个模式也可以看出水资源在三大产业中的合理分配，有助于找寻解决问题的途径。在模式里有关的主要自然因子与社会因子联系在一起，有利于说明旱涝灾害的形成过程。但是，直到今天，我们全面获取有关资料仍很困难，特别是这些资料的历史序列更无法得到。因此，采用简化的方法，如干燥指数、降水量距平等仍是表现旱、涝程度的常用办法。