2011年荊州市干旱特征分析

盧碧林,朱建強,何開平,付克金,蘇榮瑞

摘要：２０１１年冬春季節(jié)長江流域降水偏少，發(fā)生區(qū)域性特大干旱，對農業(yè)生產和生態(tài)環(huán)境造成較大影響。調查了長江中游的荊州市內水文和農業(yè)受災情況，采用綜合氣象干旱指數(shù)、降水量距平百分率和土壤墑情指標對旱災進行了評價分析，探討了荊州市２０１１年干旱的基本特征。結果表明，至２０１１年５月２０日，荊州市除荊州區(qū)和沙市區(qū)為重度氣象干旱外，其余縣市均為特大氣象干旱，同時疊加中度水文干旱和農業(yè)干旱，干旱對農業(yè)生產特別是水稻生產造成了較大損失。結合本區(qū)域旱災發(fā)生的特征，提出了完善水利防控設施、提高農業(yè)節(jié)水潛力和推廣新型節(jié)水技術等干旱防控措施。

關鍵詞：荊州市；干旱；特征；2011年

中圖分類號：Ｓ４２３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）05－0899-04

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｒｏｕｇｈｔ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１

ＬＵ Ｂｉ－ｌｉｎ１ａ，１ｂ，ＺＨＵ Ｊｉａｎ－ｑｉａｎｇ１ｃ，ＨＥ Ｋａｉ－ｐｉｎｇ１ｄ，ＦＵ Ｋｅ－ｊｉｎ２，ＳＵ Rｏｎｇ-rｕｉ３

（１ａ． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗｅｔｌａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Mｉｄｄｌｅ Ｒｅａｃｈｅｓ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ； １ｂ． Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Dｅｐａｒｔｍｅｎｔ； １ｃ． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ；１ｄ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２3， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｓｕｒｖｅｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

３． Ａｇｒｏ－ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２５， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖａｌｌｅｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｉｎｔｅｒ ｏｆ ２０１０ ｔｏ ｓｐｒｉｎｇ ｏｆ ２０１１ ａｎｄ ｃａｕｓｅｄ ｈｕｇｅ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ａｇｏ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｊｉｎｚｈｏｕ ｃｉｔｙ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｇｏ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ； ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｈｅａｖｙ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ａｎｄ Ｓｈａｓｈｉ dｉｓｔｒｉｃｔ ａｎｄ ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ｏｆ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｍｅｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｔｉｌｌ Ｍａｙ ２０， ２０１１， ｗｈｉｃｈ ｌｅｄ ｔｏ ｌａｒｇｅ ｌｏｓｓ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｒｉｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ， ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ－ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ， ｅｎｌａｒｇｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓａｖｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｎｅｗ ｗａｔｅｒ ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ； ｄｒｏｕｇｈｔ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ； the year of 2011

旱災是我國主要的自然災害之一［１］，根據(jù)統(tǒng)計資料，在影響種植業(yè)的各種氣象災害中，旱災遍及的范圍廣，持續(xù)的時間長，對農業(yè)生產影響最為嚴重，我國農田受旱災面積占總受災面積的６０％，平均每年受旱面積２．１５×１０７ ｈｍ2左右，損失糧食１００億～１５０億ｋｇ［２］。長江流域是旱災發(fā)生嚴重的地區(qū)之一［３］，以湖北為例，每年因旱澇災害造成的直接損失少則幾十億元，多則達數(shù)百億元（如１９９８年超過５００億元）［４］。近幾十年尤其是近３０年來，該區(qū)域災害發(fā)生頻率加快、災情趨重［５－８］，旱災已成為制約經濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。

２０１１年１～５月，長江流域降水偏少，發(fā)生區(qū)域性特大干旱，對農業(yè)生產和生態(tài)環(huán)境造成較大影響。本研究以長江中游的荊州市為例，調查了區(qū)域內水文和農業(yè)受災情況，探討了荊州市２０１１年干旱的基本特征，并結合區(qū)域特點，從抗旱防御的角度提出了應對措施，以期為本區(qū)域的水資源科學利用和防災減災提供科學依據(jù)。

１資料與方法

１．１資料來源

降水資料來自荊州市氣象局農業(yè)試驗站氣象觀測數(shù)據(jù)，荊州市干旱受災面積、成災面積以及農作物種植面積等數(shù)據(jù)來自荊州市農業(yè)局調查結果，荊州市地表水水文資料和土壤墑情資料來自荊州市水文水資源勘測局觀測站觀測數(shù)據(jù)，地下水水位資料來自荊州市水文水資源勘測局和長江大學試驗基地監(jiān)測結果。

１．２干旱評價方法

按ＧＢ／Ｔ ２０４８１－２００６ 氣象干旱等級，分別采用綜合氣象干旱指數(shù)（ＣＩ）、降水量距平百分率（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｏｍａｌｉｅｓ，Ｐａ）和土壤相對濕度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ，Ｒ）劃分干旱等級［９］。

１．２．１綜合氣象干旱指數(shù)法計算公式為：

ＣＩ＝ａＺ３０＋ｂＺ９０＋ｃＭ３０（１）

式中，Ｚ３０、Ｚ９０分別為近３０ ｄ和近９０ ｄ標準化降水指數(shù)ＳＰＩ；Ｍ３０為近３０ ｄ相對濕度指數(shù)；ａ為近３０ ｄ標準化降水系數(shù)；ｂ為近９０ ｄ標準化降水系數(shù)；ｃ為近３０ ｄ相對濕潤系數(shù)。旱情等級劃分方法見表１。

１．２．２降水量距平百分率法計算公式為：

Ｐａ＝×１００％（２）

式中，Ｐａ為降水量距平百分率（％）；Ｐ為計算時段內降水量（ｍｍ）；P為多年同期平均降水量（ｍｍ），采用近３０年的平均值。旱情等級劃分方法見表２。

１．２．３ 土壤相對濕度法計算公式為：

Ｒ＝×１００％（３）

式中，Ｒ為土壤相對濕度（％）；ｗ為土壤平均重量含水量（％）；Ｆｃ為土壤田間持水量（％）。旱情等級按表３劃分。

２結果與分析

２．１２０１１年１～５月荊州市水文特征

荊州市灌溉水源主要為長江及其支流、境內水庫、湖泊和堰塘蓄水等。由于２０１０冬季至２０１１春季長期少雨，湖庫塘堰蓄水不足，水面積較常年同期縮小嚴重。盡管５月９～１０日、５月２１～２２日和５月３１日３次降水過程對旱情有一定緩解作用，但由于降水時間短、降水量偏少，湖庫塘堰蓄水增加有限，同時長期抗旱用水，湖庫塘堰出現(xiàn)干枯。

境內大型水庫、湖泊水位明顯低于2010年同期，并呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。根據(jù)荊州市水文水資源勘測局監(jiān)測結果，截至２０１１年５月１４日，洈水水庫水位８５．２１ ｍ，蓄水量１．８７億ｍ３，比２０１０年（８８．４４ ｍ）同期少蓄水７ ３９０萬ｍ３，比２０１１年５月１日（８６．１３ ｍ）少蓄水１ １７０萬ｍ３；太湖港水庫水位３７．１３ ｍ，比２０１０年（３７．７１ ｍ）同期少蓄水４００萬ｍ３，比２０１１年５月１日（３７．３０ ｍ）少蓄水８０萬ｍ３；洪湖、長湖水位分別為２３．３２、２９．７６ ｍ，比２０１０年同期分別低１．０６、０．７９ ｍ。其中洪湖水位已接近歷史最低水位（２０００年５月２４日８時，２３．２８ ｍ），長湖離歷史最低水位（２０００年５月２４日８時，２８．９５ ｍ）只差０．８１ ｍ（圖１）。

地下水位持續(xù)下降。根據(jù)沙市區(qū)習家口站、江陵縣赤湖站、公安縣閘口站、洪湖市新堤站以及長江大學岑河試驗基地等的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)分析顯示，２０１１年荊州市地下水位持續(xù)下降，３～４月地下水位較多年平均地下水位偏低０．４～１．３ ｍ，其中閘口站１～４月地下水位偏低０．７７ ｍ。長江大學設在沿江平地岑河觀測站的檢測結果如圖２。

２．２２０１１年５月荊州市干旱特征及評價

荊州市降水量觀測結果表明，荊州市各縣市區(qū)２０１１年１～５月降水量普遍偏少，各縣市（區(qū)）雨量均為有記錄以來同期最少，和多年同期平均降水量相比，降水量減少在５０％左右（表４）。４月中旬至５月中旬，干旱程度進一步加重，其中５月降水較歷史同期偏少４０%～６０％。按照降水量距平百分率法劃分，荊州市各縣市（區(qū)）旱情等級都接近或達到了中旱級別。

荊州市土壤墑情檢測結果表明，土壤水分普遍較常年低。其中，公安縣閘口土壤墑情監(jiān)測站的檢測結果表明，土壤含水量自２０１１年２月２６日起開始低于常年（圖３），最小含水量比往年同期偏少３０％。以５月１４日８時監(jiān)測結果為例，縱向平均土壤含水量為２３．９％，其中２０ ｃｍ深度土壤含水量約為１６％，土壤相對濕度為４０％左右，旱情等級達到嚴重干旱級別臨界值。洪湖市新堤土壤墑情監(jiān)測站監(jiān)測結果表明，從２０１１年１月３０日到４月上旬，土壤含水率一直低于多年同期的平均值（圖４），５月１４日８時的監(jiān)測結果顯示，１０、２０、４０ ｃｍ深度土壤縱向平均含水量均下降至１９．８％左右，土壤相對濕度為４５％左右。按照土壤相對濕度法評價，旱情等級達到中度干旱級別。

按照綜合氣象干旱指數(shù)法，５月２０日干旱等級除荊州區(qū)和沙市區(qū)為重旱外，其余縣市均為特大氣象干旱（圖５）。

２．３旱災對農業(yè)生產的影響

每年４～５月是荊州市早稻栽插、中稻育秧，棉花、玉米育苗及移栽的關鍵季節(jié)，旱情已經導致部分地區(qū)農業(yè)生產受阻，主要表現(xiàn)在早稻無水移栽，中稻無水育秧。截至２０１１年６月１日，荊州市主要糧食作物受災情況及經濟損失見表５。就作物生產來看，干旱對水稻影響較大，農作物的受災和成災面積分別達２６．３５萬ｈｍ２和１４．３３萬ｈｍ２，作物受旱的直接經濟損失估計達９４ ５４８萬元。

３結論與討論

１）２０１１年荊州市遭遇了特大氣象干旱，并疊加中度水文干旱和農業(yè)干旱，對農業(yè)生產特別是水稻生產帶來較大影響。由于受拉尼娜現(xiàn)象影響，自２０１０年底以來大氣環(huán)流出現(xiàn)異常［１０］。西太平洋副熱帶高壓整體偏弱，暖濕氣流無法深入到長江中下游地區(qū)［１１］；與此同時，西北氣流占據(jù)主導地位，冷空氣南下頻繁，也壓制了暖濕氣流北上，一直都難以形成持續(xù)性的降水。這也造成了２０１０年１１月以來長江中下游大部分地區(qū)的降雨偏少。荊州市位于江漢平原腹地，由此遭遇了嚴重旱情。

２）三峽蓄水對荊州市引用長江水造成了一定影響，長江流域荊江段水位偏低，使得本區(qū)域荊南四河斷流，荊江兩岸抽提引水困難，灌溉水源的減少加重了農業(yè)旱情發(fā)生。根據(jù)水文資料分析，長江干流荊江段水位比２０１０年同期偏低，在２０１１年５月１７日前，三峽入庫流量維持在８ ０００ ｍ３／ｓ，下泄流量維持在７ ５２０ ｍ３／ｓ，沙市站水位３２．４７ ｍ，監(jiān)利站水位２６．０４ ｍ，與２０１０年同期比較，沙市、監(jiān)利站水位分別偏低２．２７、２．８５ ｍ。三峽水庫蓄水前后沙市水文站４、５月份水位同期對比分析結果表明，２０１１年沙市站水位４月偏低０．３５ ｍ，５月偏低０．３８ ｍ。一般情況下，荊南四河新江口水位低于３４．８0 ｍ時河干，沙道觀水位低于３４．５４ ｍ時河干，彌陀寺水位低于３１．８６ ｍ時河干，管家鋪水位低于３０．２０ ｍ時河干，康家崗水位低于３２．２４ ｍ時河干。由于長江來水水量太小，導致荊南四河２０１１年４、５月基本斷流無水。

３）重排輕灌的水利設施系統(tǒng)加劇了農業(yè)干旱的發(fā)生。長期以來，荊州市所處的江漢平原四湖地區(qū)由于地勢低洼，災害發(fā)生以洪澇和漬災為主要災害［１２－１４］，由于雨水總體上比較充沛，排水系統(tǒng)相對比較完善。對該區(qū)域的階段性干旱主要依賴地表水進行農田補充灌溉，沒有建立完善的灌溉系統(tǒng)。２０１１年春季以來，當?shù)乇硭畢T乏時，依賴地表水源的灌溉系統(tǒng)喪失了其應有的功能。針對荊州市的干旱特征特點和水環(huán)境的變化新特征，在保證該區(qū)域澇漬災害防治的前提下，應結合荊州市的水系和干旱發(fā)生的特點，在干旱發(fā)生時，除采取應急的節(jié)水灌溉技術和推廣新型節(jié)水技術外，還應適當借鑒北方灌區(qū)的有益經驗，建立井渠結合、地表水與地下水聯(lián)合運用的水資源系統(tǒng)，完善水利防控措施。

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