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近百年来大气环流与降水时空格局发生较大变化，进而导致全球范围内的大气环流过程加快，水文循环系统稳定性降低，与气候相关的自然灾害发生频率和影响范围扩大（杨志勇等,2013;IPCC,2007）。IPCC （联合国政府间气候变化专门委员会）第五次评估报告对2012年全球平均海洋陆地表面温度的统计结果表明，相较于1880s其平均温度上升了0.85℃，而近60年的增幅尤为明显，约为1880年以来的两倍，线性增温速率达到0.12℃/（10a）（IPCC,2013;秦大河,2014）。联合国环境规划署统计资料也证实了全球气候变化的长期趋势，若任其发展，全球温度将继续升高（IPCC,2014）。高气温将会导致水循环过程中降水、径流、下渗、蒸发、土壤湿度等要素发生改变，从而引发不同相态的水在时空格局的重分配。以雨涝为例，全球气温的升高导致全球范围内暴雨洪涝事件发生的频率和影响范围也在增加，这将势必给区域的人口、经济社会以及生态环境带来严重的危害（张建云等,2009;李峰平,2013;Zhou Y et al.,2002）。
目前，由区域性的暴雨事件引发的农田涝渍灾害已经成为农业生产实践中受影响最严重的自然气象灾害之一。据EM-DAT （OFDA/CRED国际灾害数据库）统计，世界范围内发生过不同程度雨涝灾害的国家和地区比重较大。气候变化导致的天气系统稳态失衡是区域暴雨、洪涝等极端水文事件加剧的重要原因（Menzel L et al.,2002;Zhai P M et al.,2005;Frich P et al.,2002）。1900—2010年世界范围内雨涝灾害发生的频次3000次左右，死亡人口也已经超过689万人（杨佩国等,2013）。有预估数据表明，至21世纪末，全球平均地温持续升高的态势将不会减弱，因此暴雨等极端事件的发生频率也将继续增加，世界范围内降水的分布呈现“干者越干，涝者越涝”的趋势（秦大河,2014）。
自古以来，我国由于特殊的地理位置及地貌条件，自然灾害较为频发且灾害影响严重，加之农业生产关乎我国民生大计，因而对暴雨等影响农业生产的自然灾害抵御能力严重不足（刘九夫等,2008;秦大河,2009）。根据对自然灾害损失数据的统计,20世纪80年代至今我国由暴雨事件引发的农业作物受灾情况呈愈发激烈之势，农作物受雨涝灾害面积占各类气象灾害受灾总面积的比例为27%（张庆云,2008）；受灾人口和灾害损失亦随之增加，被洪涝灾害夺去生命的人口达4444人，造成的社会经济损失巨大（国家防汛抗旱总指挥部,2012）。1988年之后的25年间，我国发生的大型雨涝灾害高达172次，经统计发现2007年发生频次最高（20次）。此外,2002年、2005年和2006年平均雨涝发生次数均在10次以上，受灾面积与灾害影响都尤为突出（图1-1）。
图1-1 1988—2012年我国大型洪涝灾害发生频次
大型洪涝灾害对年均直接经济损失480多亿元。经统计发现2010年因大型洪涝灾害造成的损失近400亿元，此外1996年和1998年由大型洪涝导致的直接经济损失也都超过200亿元（图1-2）。
由于我国是农业大国，自古以来国民生计就极为依赖农业生产（刘健锋,2012;全德禹,2012），这必将会导致雨涝灾害危险性及防灾减灾能力的增加。对1950—2013年作物受雨涝灾害情况的统计表明，全国雨涝灾害事件受灾率和成灾率呈上升趋势（图 1 3）。雨涝灾害的受灾率和成灾率分别以每 10 年 1.3%和0.7%的速度在递增，年均受灾和成灾面积分别为9834.68千公顷和5437.90千公顷，分别占全国播种面积的8.64%（受灾率）和4.76%（成灾率）。特别是1990年以来，雨涝灾害的影响范围明显扩张,1990—2013年期间，多年平均受灾率和成灾率分别为12.28%和6.77%，是1950—1989年期间多年平均值的1.90倍和1.89倍。其中,1991年和2003年是受洪涝成灾最为严重的年份，受灾率达20%以上，成灾率达13%以上。
图1-2 1988—2012年我国大型洪涝灾害直接经济损失
图1-3 1950—2013年全国雨涝灾害事件受灾率和成灾率变化
安徽淮北平原位于淮河流域中下游地区，是我国重要的商品粮生产基地（向茂森,1990;王宇等,2015）。然而，受气候条件及地理位置双重影响，农业受雨涝影响最为严重，粮食作物始终面临着严重的涝渍灾害问题。由暴雨事件引发的洪、涝、渍灾害常相伴相生，相互影响，相互制约，成为安徽淮北平原地区长期以来农业生产的首要威胁。从某种程度上说，涝灾损失往往大于洪灾损失。要想全面了解在农业生产过程中暴雨事件致灾的机理以及雨涝灾害对作物产量的影响程度，则需要对研究区内的土壤特性、典型作物耐淹时间、地下水埋深及排水条件等情况进行深入了解。
考虑在到农业生产过程中，承灾体和孕灾环境均在动态变化，以及场次暴雨事件等致灾因子也都具有随机性；与此同时，历史规律和未来发展状况也不可能完全等同，历史规律可作参考，但无法完全指导未来雨涝灾害的应对，因此要从未来的视角，对不同气候情景下的雨涝灾害进行风险评价。在此基础上系统地回答以下四个问题：“历史情景下暴雨如何演变？雨涝形成的驱动机理是什么？将来发展趋势是什么？怎样应对未来的风险？”，并基于区域农作物耐涝及根系生长等典型试验，探寻暴雨事件与农作物受涝各要素之间的关系，针对“历史规律分析，暴雨致灾机理识别，未来变化预估及风险应对”等理论与方法问题做进一步探讨。
基于逐时高精度降水数据，以逐场次的暴雨事件为切入点，对高精度数据的场次暴雨事件进行重定义与划分，在此基础上对研究区逐场次暴雨事件的发生规律及时空演变特征进行分析。与此同时，针对其平原区地势平坦，排水缓慢，易成涝渍、降水时空分布不均、地下水埋深浅等特点，基于安徽省五道沟大型水文水资源试验站60余年不间断的水文原型试验观测资料，针对地下水埋深过浅和雨涝积水过多两大致涝因素，对安徽省淮北平原典型作物的根系生长情况、作物淹水耐涝时长及农田排涝指标、多组合情景下适宜作物生长的地下水埋深等进行分析。以典型试验为依据，以点及面，对该区域主要农作物的雨涝致灾机理进行识别，并参考作物试验及场次暴雨演变规律，利用场次暴雨过程历时及雨量两个指标将暴雨致涝灾害划分为轻涝、中涝及重涝三个等级，进而明晰了淮北平原近60年各等级雨涝灾害的时空分布特征。考虑到气候变化条件下各暴雨因子具有多时空尺度的动态变化特征和随机性，历史规律不能完全指导未来暴雨事件的发生风险，因此对未来气候变化背景下安徽淮北平原的场次暴雨事件发生风险进行预估，并结合预估结果及研究区实际情况对区域雨涝灾害进行综合应对，以期为安徽淮北平原区暴雨事件及雨涝灾害的防治提供理论和技术支撑。
暴雨事件的时空分布的深刻改变，致使农业雨涝灾害问题日渐突出（王媛等,2004;高永刚等,2007;吴普特等,2010）。因此，深入分析研究区内暴雨事件的历史演变规律和未来发展趋势，评价该区域暴雨洪涝灾害发生的风险，了解研究区内暴雨事件及雨涝灾害的形成机制，是应对暴雨事件及雨涝灾害的重大需求，对缓解农业涝渍灾害具有重要的意义。本书的研究结果可在一定程度上为安徽淮北平原地区雨涝灾害的防治和综合应对提供科学依据。此外，本研究成果密切结合安徽淮北地区农业生产实际，具有针对性强、覆盖面广、资料数据翔实可靠、代表性好、研究方法和技术手段先进、实用性强等特点，通过改造现有中低产田，增加粮食单产、提高粮食生产水平对于指导该区和相似地区农业灌溉、水资源科学合理利用和高产、优质、节水、高效农业的发展都具有十分重要的作用。