顧 穎 ,倪深海 ,林 錦 ,戴 星 ,劉靜楠
(1.南京水利科學(xué)研究院,210029,南京;2.水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,210029,南京)
我國(guó)位于亞歐大陸的東南部,季風(fēng)氣候明顯,特殊的自然地理和亞洲季風(fēng)氣候條件決定了我國(guó)是一個(gè)干旱災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家。在全球氣候變化的背景下,我國(guó)60多年來干旱災(zāi)害在發(fā)生頻次、嚴(yán)重程度和發(fā)生范圍方面都呈現(xiàn)增加的態(tài)勢(shì),對(duì)旱情旱災(zāi)情勢(shì)變化趨勢(shì)必須給予重視。
1949年以來,我國(guó)政府開展了大規(guī)模水利工程建設(shè),基本形成了我國(guó)的防洪抗旱減災(zāi)體系和供水保障體系,有效支撐了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康、穩(wěn)定發(fā)展,但水旱災(zāi)害問題始終是我國(guó)的心腹之患。據(jù)統(tǒng)計(jì),1949—1979年的31年間,我國(guó)共有8年發(fā)生了重特大干旱,發(fā)生頻次為25.8%。其間以1959—1961年華北大旱最為嚴(yán)重,該次干旱為海河和黃河流域范圍內(nèi)的100年一遇的大旱,受旱范圍波及全國(guó)六大區(qū)域近 20個(gè)省 (自治區(qū))。1972年發(fā)生了1950年以來最大范圍的嚴(yán)重干旱,范圍涉及海河、黃河、松遼河流域。由于來水減少,旱區(qū)大部分小水庫(kù)和塘壩干涸,一些大型水庫(kù),如永定河官?gòu)d水庫(kù)、滹沱河崗南水庫(kù)長(zhǎng)期在死水位以下運(yùn)行,海河、黃河流域糧食減產(chǎn)率超過10%,松遼河流域糧食減產(chǎn)率超過20%。1978年長(zhǎng)江中下游和淮河流域等地區(qū)發(fā)生了特大干旱,淮河洪澤湖入湖流量?jī)H為正常年的1/10,梅山、佛子嶺等多座水庫(kù)水位放至死水位,全國(guó)因旱損失糧食200.5億kg,減產(chǎn)率達(dá)到6.2%,其中淮河流域減產(chǎn)率高達(dá)7.9%,因旱影響人口7 906萬人,占總?cè)丝诘?.7%,其中淮河流域影響人口比率達(dá)到17.5%。
1980—2009年間,全國(guó)共有15年發(fā)生重大干旱,發(fā)生頻次為48.4%。1997年黃河流域發(fā)生了嚴(yán)重干旱,造成黃河下游出現(xiàn)了有記錄以來最嚴(yán)重的斷流,利津河段全年累計(jì)斷流13次226天,斷流長(zhǎng)度700多km。斷流一度造成魯豫兩省沿黃地區(qū)133萬hm2農(nóng)田無水灌溉,130多萬人飲水困難,部分工礦企業(yè)被迫限產(chǎn)或停產(chǎn)。2000年發(fā)生了新中國(guó)成立以來最為嚴(yán)重的全國(guó)性干旱,全國(guó)大部分地區(qū)降水偏少,氣溫偏高,水利工程蓄水嚴(yán)重不足,導(dǎo)致20多個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)發(fā)生嚴(yán)重旱災(zāi),尤其是東北西部、黃淮海大部、西北東部及長(zhǎng)江中下游地區(qū)旱情最為嚴(yán)重。旱情嚴(yán)重期間,全國(guó)有2 770萬農(nóng)村人口和1 700多萬頭大牲畜發(fā)生臨時(shí)飲水困難,全國(guó)有620座城鎮(zhèn)(含縣)缺水,影響城鎮(zhèn)人口2635萬人。天津、煙臺(tái)、威海、長(zhǎng)春、承德、大連等大中城市采取一些非常規(guī)的節(jié)水措施。2006年,重慶及四川東部發(fā)生了百年一遇的特大干旱,其歷時(shí)之長(zhǎng)、強(qiáng)度之大、范圍之廣、損失之重均為該地區(qū)自1891年有資料記錄以來之最。特大干旱共造成兩省 (直轄市)1 537萬人、1 632萬頭大牲畜臨時(shí)飲水困難,有282萬群眾近1個(gè)月時(shí)間靠政府送水維持基本生活用水。此外,2008年冬季至2009年春季黃淮海冬麥區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重干旱,2009年?yáng)|北部分地區(qū)夏伏期間發(fā)生了嚴(yán)重的卡脖子旱,旱情持續(xù)到秋收以后,糧食大面積絕收,江南、華南部分地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的伏秋旱,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月以上。2009—2010年西南大旱,是發(fā)生于我國(guó)云南、貴州、廣西、四川及重慶西南五?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)的百年一遇的特大旱災(zāi),耕地受旱面積773萬hm2,其中作物受旱 605萬 hm2,重旱 190萬hm2、干枯 101萬 hm2,待播耕地缺水缺墑168萬hm2;這次干旱嚴(yán)重威脅到農(nóng)村飲水安全,有2 425萬人、1 584萬頭大牲畜因旱飲水困難。2011年1—5月,長(zhǎng)江中游地區(qū)降水持續(xù)偏少,江南大部和華南、西南大部偏少二至五成,其中部分省(自治區(qū))的平均降水量較常年同期偏少一半以上,為近50年來同期最少。降水的持續(xù)偏少導(dǎo)致江河、湖泊及水庫(kù)水位異常偏低;湖北、湖南、江西、安徽、江蘇五省遭遇了新中國(guó)成立以來最為嚴(yán)重的旱情。由于持續(xù)干旱,湖北省有千余座水庫(kù)水位跌至死水位以下,水庫(kù)有效蓄水基本用完。旱情的持續(xù),使五省耕地受旱面積達(dá)到302萬hm2,占全國(guó)受旱面積的43.4%,5個(gè)省有329萬人、95萬頭大牲畜因旱飲水困難,分別占全國(guó)的50.6%和24%。重大干旱頻發(fā),值得我們特別關(guān)注,不容忽視。
受水文、地理、水資源條件和狀況等自然因素和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平等的制約,我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)因水源工程不足,供水保證率較低,發(fā)生嚴(yán)重和特大干旱時(shí),農(nóng)村飲水困難問題始終非常突出,并呈現(xiàn)逐步加重的趨勢(shì)。
我國(guó)農(nóng)村因旱飲水困難仍然是抗旱薄弱環(huán)節(jié)。1990—2007年18年間,全國(guó)農(nóng)村年均因旱飲水困難人口數(shù)占同期年均鄉(xiāng)村人口總數(shù)的7.5%,平均因旱飲水困難牲畜數(shù)占同期年均大牲畜總數(shù)的23.4%。從因旱農(nóng)村飲水困難數(shù)量的變化趨勢(shì)看,2000年后年均因旱飲水困難人口和牲畜占全國(guó)比例分別為8.4%和24.7%,與1990—1999年的6.9%和23.5%基本相當(dāng),沒有較大的改善。每當(dāng)發(fā)生重旱、特旱時(shí),因旱農(nóng)村飲水困難都是我們?cè)诳购抵惺紫纫鎸?duì)的難題,這是當(dāng)前抗旱工作中的薄弱環(huán)節(jié)和軟肋。
我國(guó)地勢(shì)第二階梯以高原和盆地為主,位于昆侖山—阿爾金山—祁連山—橫斷山脈以北以東地區(qū),我國(guó)因旱人飲困難縣主要分布在這個(gè)地區(qū),包括新疆、甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古、山西、四川、重慶、貴州、云南等省(自治區(qū)、直轄市)。該地區(qū)年均降水量在200~800 mm之間,其中內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、四川、貴州、云南等?。ㄗ灾螀^(qū))農(nóng)村因旱飲水困難人口占全國(guó)比例均大于10%,因旱飲水困難牲畜比例占全國(guó)比例均大于20%,內(nèi)蒙古因旱農(nóng)村飲水困難最為突出。我國(guó)因旱飲水困難人口分布的情況見圖1。
我國(guó)西南地區(qū)和黃淮海地區(qū)是因旱飲水困難人口較為集中的地區(qū),這兩個(gè)地區(qū)的因旱飲水困難人口占全國(guó)總因旱飲水困難人數(shù)的48%,東北地區(qū)和華南地區(qū)因旱飲水困難人數(shù)相對(duì)較少,占全國(guó)因旱飲水困難人口的14%。
干旱對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響巨大,近年農(nóng)業(yè)旱情嚴(yán)重,旱災(zāi)損失呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。1950—2008年我國(guó)農(nóng)業(yè)受旱率增加趨勢(shì)明顯,其中以黃淮海和西北地區(qū)最為嚴(yán)重。成災(zāi)率變化過程與受旱率基本一致,但增長(zhǎng)速度較緩,如圖2所示。1990年以后,旱情旱災(zāi)嚴(yán)重程度增長(zhǎng)明顯,全國(guó)年受旱率大都在20%以上,年成災(zāi)率大都在5%以上,其中2000年、2001年是農(nóng)業(yè)受旱成災(zāi)最為嚴(yán)重的年份,農(nóng)業(yè)受旱率在34%以上,成災(zāi)率約為17%。在受旱率、成災(zāi)率總體趨向嚴(yán)重的情勢(shì)下,干旱災(zāi)害成為對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害最大的自然災(zāi)害。
牧區(qū)旱情旱災(zāi)呈加重趨勢(shì)。干旱對(duì)牧區(qū)的危害,一是造成牧畜飲水困難,二是降低牧草的產(chǎn)量和質(zhì)量。我國(guó)牧區(qū)干旱易發(fā)季節(jié)類型主要是春旱、夏旱和春夏連旱。1990—2007年我國(guó)牧區(qū)草場(chǎng)多年平均受旱面積6 751.9萬hm2,平均受旱率為18.8%。其中,1999年前我國(guó)多年平均受旱面積為5 100.1萬hm2,1999年以后平均受旱面積達(dá)8 403.7萬hm2,干旱呈現(xiàn)出加重的趨勢(shì)見圖3。
圖2 全國(guó)歷年農(nóng)業(yè)受旱率、成災(zāi)率變化
圖3 1990年以來我國(guó)歷年牧區(qū)受旱草地面積變化
內(nèi)蒙古是我國(guó)牧區(qū)干旱災(zāi)害最為嚴(yán)重的區(qū)域,1990—2007年多年平均草場(chǎng)受旱面積4 791.2萬hm2,其中多年平均未返青和干枯的面積分別為 2 551.4 萬 hm2、1 423.8 萬 hm2。 20世紀(jì)90年代平均受旱面積為4 076.7萬 hm2,2000年后平均受旱面積為5 913.9萬hm2。草地平均受旱率均達(dá)到了34%~82%,草場(chǎng)受旱面積呈明顯增加趨勢(shì)。
我國(guó)南、北方農(nóng)業(yè)干旱易發(fā)季節(jié)不同。我國(guó)主要易旱季節(jié)類型為春夏連旱、春旱、夏秋連旱和夏旱,其中北方主要易旱季節(jié)以春夏連旱和春旱為主,北方片縣區(qū)分別占了這兩類易旱季節(jié)縣總數(shù)的77.6%和69.5%。南方易旱季節(jié)則以夏秋連旱和夏旱為主,南方片縣區(qū)分別占了這兩類易旱季節(jié)縣總數(shù)的85.5%和74.9%。
春旱、春夏連旱主要分布在我國(guó)東北、黃淮海、西南和西北地區(qū)。由于春季降水偏少導(dǎo)致春旱發(fā)生,影響到越冬作物的返青、生長(zhǎng)和發(fā)育,致使夏糧減產(chǎn)。春夏連旱不僅使得作物春播、出苗困難,同時(shí)也易使作物在關(guān)鍵生長(zhǎng)期出現(xiàn)缺水,影響春播作物生長(zhǎng)和收成。
夏旱、夏秋連旱主要分布在長(zhǎng)江中下游地區(qū)、西南地區(qū)和華南部分地區(qū)。由于夏季日照強(qiáng)烈,氣溫很高,因而土壤蒸發(fā)及植物蒸騰都很強(qiáng),如長(zhǎng)期少雨或無雨極易形成夏旱,造成作物發(fā)育不良,糧食減產(chǎn),同時(shí)由于土壤底墑不足,影響晚秋作物播種和秋作物生長(zhǎng)發(fā)育。夏秋旱,主要影響夏播作物和部分晚熟春播作物的灌漿成熟,影響越冬作物播種和出苗。由于降水減少,江河水位下降,湖庫(kù)塘壩不足,不僅會(huì)影響當(dāng)年秋糧產(chǎn)量,還給冬春用水造成困難,影響下一年的夏糧生長(zhǎng)。冬春旱和秋旱主要出現(xiàn)在我國(guó)南方部分地區(qū)。
農(nóng)業(yè)干旱易發(fā)縣分布廣泛。從農(nóng)業(yè)因旱糧食損失、農(nóng)業(yè)抗旱能力和水利工程建設(shè)情況三個(gè)方面對(duì)農(nóng)業(yè)干旱易發(fā)縣區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明我國(guó)農(nóng)業(yè)干旱易發(fā)縣共有1608個(gè),占全國(guó)總統(tǒng)計(jì)單元的56.2%;南、北方所占比例分別為39.4%和60.6%,其中農(nóng)業(yè)嚴(yán)重干旱縣473個(gè),其中85.0%位于北方地區(qū);農(nóng)業(yè)中等干旱縣1135個(gè),南、北方比例相當(dāng)。
農(nóng)業(yè)干旱易發(fā)縣主要分布在黃淮海地區(qū)的河北、山西、山東和河南,西北地區(qū)的內(nèi)蒙古和陜西,西南地區(qū)的四川、貴州和云南以及長(zhǎng)江中下游的江西和湖南等?。ㄗ灾螀^(qū))。其中農(nóng)業(yè)嚴(yán)重干旱縣主要集中于黃淮海和西北地區(qū),農(nóng)業(yè)中等干旱縣主要分布在黃淮海地區(qū)、西南地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。
我國(guó)工業(yè)化、城市化快速發(fā)展進(jìn)程中,由于干旱造成城市水資源供需矛盾日趨尖銳,大中城市缺水事件頻頻發(fā)生,對(duì)城市生活生產(chǎn)造成較大影響,制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
全國(guó)因旱缺水城市明顯增加。20世紀(jì)70年代以來,全國(guó)缺水城市的數(shù)量明顯增加,從北方和沿海部分城市開始,逐步擴(kuò)大至全國(guó)范圍。我國(guó)655座城市中,共有404座城市曾經(jīng)發(fā)生過缺水,占城市總數(shù)的61.7%。
從地域分布上看,黃淮海、西北、東北和西南地區(qū)的缺水城市在2000年后有所增加。在2000—2007年的8年間就有331座發(fā)生過缺水,占城市總數(shù)的50.5%,其中東北地區(qū)有57座,黃淮海地區(qū)有134座,西北地區(qū)有62座,長(zhǎng)江中下游地區(qū)有42座,華南地區(qū)有8座,西南地區(qū)有28座。
從缺水城市的分布來看,人口超過200萬的32座超大城市和人口在100萬~200萬的53座特大城市中共有47座缺水,占比55.3%;在人口不到20萬的269座小城市和人口在20萬~50萬的211座中等城市中共有238座缺水,占比49.6%。2000年以來發(fā)生過缺水的城市中,出現(xiàn)過缺水率超過5%的嚴(yán)重缺水城市有175座,占城市總數(shù)的26.7%;出現(xiàn)過缺水率在1%~5%的一般缺水城市有156座,占城市總數(shù)的23.8%。
城市發(fā)生嚴(yán)重缺水事件的頻次增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),20世紀(jì)70年代前,全國(guó)有8座地級(jí)以上城市發(fā)生16次嚴(yán)重缺水事件;70—80年代,有16座地級(jí)以上城市發(fā)生32次嚴(yán)重缺水事件;80—90年代,有45座地級(jí)以上城市共發(fā)生135次嚴(yán)重缺水事件;進(jìn)入21世紀(jì)以來,已經(jīng)有82座地級(jí)以上城市、93座縣級(jí)市發(fā)生過嚴(yán)重缺水事件。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城鄉(xiāng)居民生活水平的不斷提高,用水需求大幅度增加,導(dǎo)致我國(guó)許多地區(qū)水資源短缺日益突出,工農(nóng)業(yè)用水常常擠占生態(tài)環(huán)境用水,干旱期間尤其明顯。干旱造成河道斷流、湖泊萎縮、地下水漏斗擴(kuò)大、濕地面積減小、生物多樣性減少、土壤沙漠化、綠洲萎縮、植被退化甚至死亡等。
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)土地沙化速度已由20世紀(jì)70年代的年均 1 560 km2,發(fā)展到90年代末期的3 436 km2;以城市和農(nóng)村井灌區(qū)為中心形成的地下水超采區(qū)由20世紀(jì)80年代初的56個(gè)發(fā)展到目前的164個(gè),超采面積從8.7萬km2擴(kuò)展到18萬km2。20世紀(jì)90年代,黃河下游幾乎年年斷流,黃河三角洲生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞,濕地萎縮近一半,魚類減少40%,鳥類減少30%。20世紀(jì)80年代以來,“華北明珠”白洋淀多次發(fā)生干淀現(xiàn)象。2002年,南四湖地區(qū)發(fā)生1949年以來最為嚴(yán)重的特大干旱,湖區(qū)基本干涸,湖區(qū)70多種魚類、200多種浮游生物種群瀕臨滅亡,湖內(nèi)自然生態(tài)遭受毀滅性破壞。2011年冬春季的長(zhǎng)江中下游大旱,造成了流域內(nèi)湖泊水體面積減少四成,其中江西鄱陽(yáng)湖因干旱湖區(qū)面積比前一年減少約90%;湖南洞庭湖濕地核心水域面積減少了85%,湖區(qū)變成了“草原”;湖北洪湖因旱水體面積減少1/3,湖底干涸龜裂,各種水生植物已經(jīng)枯萎;江蘇洪澤湖水面比2010年秋天減少近1/6。
旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失涉及糧食生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)作物和林牧漁業(yè)以及城市工業(yè)、水電和航運(yùn)等各方面。但干旱缺水對(duì)城鎮(zhèn)居民飲用水安全和生態(tài)基本需水造成的影響卻難以定量估算。我國(guó)因旱造成的經(jīng)濟(jì)損失總體呈增加趨勢(shì),同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的快速增長(zhǎng),旱災(zāi)損失占GDP的損失率總體趨向平穩(wěn)。
1990—2008年,全國(guó)旱災(zāi)多年平均經(jīng)濟(jì)損失量約占同期全國(guó)年均GDP的1.47%,其中,農(nóng)業(yè)年均經(jīng)濟(jì)損失約占全國(guó)旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失總量的50.8%,占同期全國(guó)年均農(nóng)業(yè)增加值的5%左右;城市工業(yè)、服務(wù)業(yè)、水力發(fā)電和航運(yùn)等方面的年均因旱經(jīng)濟(jì)損失占全國(guó)旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失總量的49.1%。1990年以來,全國(guó)旱災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失總量呈增加趨勢(shì)。
綜上所述,我國(guó)旱情旱災(zāi)變化情勢(shì)主要表現(xiàn)在干旱災(zāi)害發(fā)生頻率增加,受旱區(qū)域范圍擴(kuò)大,干旱持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng);旱災(zāi)影響范圍已由農(nóng)業(yè)、農(nóng)村為主擴(kuò)展到工業(yè)、城市、生態(tài)等領(lǐng)域。1990年以來干旱災(zāi)害發(fā)生頻次明顯增加。長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南、西南地區(qū)重旱發(fā)生頻次都出現(xiàn)了增加的趨勢(shì)。旱災(zāi)影響范圍不僅是西北、黃淮海和東北地區(qū),已經(jīng)遍及西南、華南和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。近20年來,我國(guó)干旱發(fā)生持續(xù)時(shí)間呈延長(zhǎng)趨勢(shì),從以往的單季旱向著連季旱,多季旱的方向發(fā)展,許多地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)春夏連旱或夏秋連旱,有時(shí)是春夏秋、冬春夏三季連旱,嚴(yán)重的出現(xiàn)全年干旱甚至連年干旱。近年,大江大河發(fā)生因旱嚴(yán)重枯水的情況時(shí)有發(fā)生,特別是近年我國(guó)南方地區(qū)發(fā)生重大干旱的頻次增加趨勢(shì)明顯,發(fā)生干旱的范圍也在擴(kuò)大,極端干旱的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度都在增加,導(dǎo)致沿江沿湖城市供水出現(xiàn)緊張,同時(shí)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)以及江河、湖泊、濕地等生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響,干旱災(zāi)害的影響已經(jīng)波及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的諸多領(lǐng)域。我國(guó)未來出現(xiàn)重大氣候干旱的可能性是存在的,且人類活動(dòng)加劇后的氣候變化,使得自然形成的干旱更多地受到人為因素的影響,未來發(fā)生特大干旱的概率在增加。因此,必須加大抗旱工作的投入,加快抗旱應(yīng)急備用水源工程建設(shè),提高我國(guó)抗旱能力,加強(qiáng)對(duì)干旱管理的科學(xué)水平,將旱災(zāi)損失減少到最小程度。
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