基于農(nóng)業(yè)干旱視角的淮河流域分區(qū)研究

許 朗，歐真真

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，210095，南京）

目前，干旱災(zāi)害已成為影響我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的主要因素之一，我國(guó)每年因干旱災(zāi)害造成的糧食損失約占各種自然災(zāi)害損失總量的60%?；春恿饔蛎娣e約為27萬(wàn)km2，主要涉及河南、安徽、江蘇和山東四省，是我國(guó)重要的糧、棉、油產(chǎn)地和能源基地。同時(shí)，淮河流域?qū)儆谫Y源性嚴(yán)重缺水地區(qū)，人均水資源量、畝均水資源量分別處于全國(guó)十大水資源評(píng)價(jià)片中的第9位和第8位，水資源不足導(dǎo)致的干旱災(zāi)害已成為制約流域內(nèi)農(nóng)業(yè)乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。

淮河流域內(nèi)既有平原，也有山區(qū)、丘陵區(qū)，氣候差異明顯，作物類型有別，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)也不同。因此，各區(qū)域采取抗旱技術(shù)和措施所基于的自然和經(jīng)濟(jì)條件、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和布局都存在著明顯的地域差異性。為揭示各區(qū)域旱災(zāi)治理技術(shù)尤其是農(nóng)業(yè)干旱治理技術(shù)發(fā)展的區(qū)間差異性和區(qū)內(nèi)一致性，本文從農(nóng)業(yè)干旱的角度，對(duì)流域進(jìn)行分區(qū)研究，對(duì)流域內(nèi)不同地區(qū)的水文地理?xiàng)l件、農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的歷史發(fā)生狀況以及現(xiàn)有的農(nóng)田灌溉現(xiàn)狀等進(jìn)行深入的研究分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)淮河流域進(jìn)行區(qū)域的劃分，并提出高效利用當(dāng)?shù)厮Y源的方向、戰(zhàn)略布局和關(guān)鍵性措施，為因地制宜地制定農(nóng)業(yè)旱災(zāi)治理技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

一、流域分區(qū)的原則

干旱的地域差異是干旱分區(qū)的基礎(chǔ)。分區(qū)原則是反映區(qū)域差異的基本法則，是進(jìn)行分區(qū)的指導(dǎo)思想，同時(shí)也是選取分區(qū)指標(biāo)、建立等級(jí)系統(tǒng)、采用不同方法的基本準(zhǔn)繩。

1.自然地理?xiàng)l件一致性原則

淮河流域地處我國(guó)心腹地帶，是氣候、海陸相過(guò)渡帶，地形復(fù)雜，地貌類型多樣，海拔高度變幅較大，對(duì)形成本流域的氣候、土壤、植被等自然地理特點(diǎn)有著決定性的作用。因此，在干旱分區(qū)時(shí)應(yīng)首先考慮與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的自然要素的一致性，即氣候、水文、土壤、地貌等自然地理?xiàng)l件的基本相似。

2.水資源條件一致性原則

淮河流域多年平均降水量的地區(qū)分布很不均勻，大致從流域東南部向西北部遞減，而地表徑流的分布受地形的影響，在地域上變化幅度較大。因?yàn)樗Y源的稟賦與旱災(zāi)的形成具有密切的關(guān)系，因此，在進(jìn)行干旱分區(qū)時(shí)應(yīng)將該因素納入考慮范疇。

3.農(nóng)業(yè)旱情規(guī)律一致性原則

不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)情況，包括受旱率、成災(zāi)率和受災(zāi)頻率等因素，在很大程度上反映了地區(qū)受旱災(zāi)影響的程度大小和不同區(qū)域間干旱情況的相似性，可以作為分區(qū)的依據(jù)之一。

4.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和水平一致性原則

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和條件屬于地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征。從理論上講，干旱分區(qū)指標(biāo)的構(gòu)成不僅要反映自然條件因子的作用，還要反映社會(huì)因子的影響，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和條件相似的地區(qū)，將使得旱災(zāi)治理技術(shù)更能因地制宜地推動(dòng)和發(fā)展，從而使研究結(jié)果更具實(shí)用性。

5.行政界線完整性原則

考慮到統(tǒng)計(jì)資料的可得性和區(qū)域的完整性，流域分區(qū)以城市為單位，這樣做便于干旱災(zāi)害的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)，更有利于強(qiáng)調(diào)防災(zāi)減災(zāi)中的政府職責(zé)。

二、流域分區(qū)指標(biāo)體系

根據(jù)建立旱情評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和發(fā)展旱災(zāi)治理技術(shù)的需要以及上述干旱分區(qū)的原則，結(jié)合淮河流域的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，篩選出對(duì)流域干旱情況地域分異影響較大的幾個(gè)指標(biāo)，分別為地貌、降雨量、受災(zāi)率（受旱面積與播種面積之比）、成災(zāi)比（成災(zāi)面積與受災(zāi)面積之比）、耕地有效灌溉率（有效灌溉面積與播種面積之比）、糧食作物占播種面積的比例以及糧食單產(chǎn)量等7項(xiàng)。

其中前3項(xiàng)屬于自然因素指標(biāo)，地貌形態(tài)指標(biāo)以相對(duì)高度為主，并考慮絕對(duì)高度，同時(shí)兼顧流域的地貌特點(diǎn)，確定將流域分丘陵山地區(qū)、低丘陵平原區(qū)和平原區(qū)等3種地貌形態(tài)，它與降雨量共同反映區(qū)域內(nèi)與旱災(zāi)形成關(guān)系最緊密的自然條件，受災(zāi)率則以實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)，揭示了區(qū)域農(nóng)業(yè)干旱的客觀情況；后4項(xiàng)屬于社會(huì)因素指標(biāo)，成災(zāi)率和耕地灌溉率主要用來(lái)反映地區(qū)的抗旱能力，其他兩項(xiàng)則反映了地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況。最終流域干旱分區(qū)指標(biāo)體系如圖1所示。

三、流域分區(qū)方法和數(shù)據(jù)的選取

1.分區(qū)方法說(shuō)明

干旱分區(qū)的指標(biāo)與分區(qū)的等級(jí)單位有密切關(guān)系。一般高等級(jí)分區(qū)如全國(guó)一級(jí)干旱分區(qū)，以反映影響干旱及其災(zāi)害的地帶性自然因素為主要依據(jù)；低等級(jí)分區(qū)主要以反映非地帶和社會(huì)因素的綜合作用為主導(dǎo)指標(biāo),較常用的是以反映水利條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況為主的社會(huì)因素指標(biāo)來(lái)進(jìn)行劃分。

目前分區(qū)的方法很多，常用的主要有經(jīng)驗(yàn)定性法、指標(biāo)法、類型法、重疊法、聚類分析法等。本研究采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法，前者選用經(jīng)驗(yàn)定型法，后者采用聚類分析法。

經(jīng)驗(yàn)定性法是根據(jù)區(qū)域的地貌特征、氣候差異特點(diǎn)、水資源分布狀況等客觀存在的區(qū)域表現(xiàn)，主要考慮的是自然因素，常用來(lái)進(jìn)行高級(jí)分區(qū)。本研究在用該方法時(shí)，主要考慮上述干旱分區(qū)指標(biāo)體系中的地貌、降雨量和受災(zāi)率等3個(gè)自然因素，同時(shí)兼顧流域內(nèi)干旱指數(shù)的因素，由于海拔較高的山區(qū)和丘陵區(qū)蓄水能力較弱，降雨量可能不能準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)氐母珊党潭?，因此在這些地區(qū)以受災(zāi)率指標(biāo)為主，降雨量指標(biāo)為輔，而在海拔較低的丘陵和平原地區(qū)則以降雨量因素為主，受災(zāi)率指標(biāo)為輔助指標(biāo)，最后完成區(qū)域的一級(jí)干旱分區(qū)。

聚類分析又稱集群分析，它是按“物以類聚”原則研究事物分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它根據(jù)樣本的多指標(biāo)、多個(gè)觀察樣品數(shù)據(jù)，定量地確定樣品、指標(biāo)之間存在的相似性或親疏關(guān)系，并據(jù)此聯(lián)結(jié)這些樣品或指標(biāo)，歸成大小類群，構(gòu)成分類樹(shù)結(jié)構(gòu)圖，是分區(qū)最常用的方法之一。本研究采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分類，在一級(jí)分區(qū)的基礎(chǔ)上，完成二級(jí)分區(qū)。

2.數(shù)據(jù)選取

本研究在分區(qū)時(shí)以城市為單位，根據(jù)2002年行政區(qū)域的劃分，流域一共包括39個(gè)地級(jí)市，為增加分區(qū)的準(zhǔn)確性，只選取了全部或超過(guò)一半面積在流域內(nèi)的城市作為研究對(duì)象，共包括29個(gè)，最終將小于一半面積的城市采取就近原則劃入相應(yīng)的區(qū)域。

研究中所涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括歷年淮河水利委員會(huì)發(fā)行的《治淮匯刊》（年鑒）、相關(guān)省市的統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)等，其中降雨量采用的是水資源公報(bào)上公布的多年（1956—2000年）平均數(shù)據(jù)，由于具體到市的農(nóng)業(yè)干旱資料只有在流域受旱情況比較重的年份里才有相對(duì)比較完整的統(tǒng)計(jì)，因此受災(zāi)率和成災(zāi)比數(shù)據(jù)采用1999—2001年（流域成災(zāi)面積均大于400萬(wàn)hm2，為近20年來(lái)受災(zāi)最嚴(yán)重的年份）連續(xù)三年的平均值來(lái)表示，其余指標(biāo)均采用2009年的數(shù)據(jù)。

四、基于農(nóng)業(yè)干旱視角的淮河流域分區(qū)結(jié)果

經(jīng)采用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)定性法，對(duì)收集、整理的影響干旱分區(qū)相關(guān)自然因素進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合聚類分析的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，最后基于農(nóng)業(yè)干旱的視角得出淮河流域以市為單元的分區(qū)結(jié)果，見(jiàn)表1。

從表1可以看出，淮河流域干旱分區(qū)共分為5個(gè)一級(jí)區(qū)，10個(gè)二級(jí)區(qū)。就5個(gè)一級(jí)區(qū)、10個(gè)二級(jí)區(qū)而言，大區(qū)內(nèi)部具有其相似性，尤其是在農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生的層面上，而二級(jí)區(qū)之間又有區(qū)域差異性，以下對(duì)各區(qū)域的特點(diǎn)進(jìn)行分析，可為各分區(qū)干旱治理技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1.山丘重旱區(qū)

該區(qū)域主要分布在流域的西部、西南部和東北部，海拔相對(duì)較高，雖然降水量較大，但降雨時(shí)空分布極為不均，且由于地勢(shì)的原因，土壤蓄水能力差、地表水資源利用率低、農(nóng)田水利設(shè)施落后，是流域內(nèi)最容易受旱的地區(qū)，也是農(nóng)業(yè)干旱脆弱性最嚴(yán)重的地區(qū)。經(jīng)過(guò)對(duì)所搜集資料的綜合分析，該區(qū)域可分為東北沂蒙山丘區(qū)、豫西山丘區(qū)和淮南山丘區(qū)等3個(gè)二級(jí)區(qū)。

2.低丘陵平原重旱區(qū)

該區(qū)域處于流域上游西北部沿黃一帶，是流域內(nèi)干旱指數(shù)最高的區(qū)域，范圍主要包括鄭州市及附近地區(qū)。該地區(qū)海拔在50～200 m之間，是丘陵和平原的過(guò)渡帶，多年平均年降水量在600 mm左右，在流域內(nèi)處于較低水平，且蒸發(fā)量較大，屬于極度易旱區(qū)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件方面，有效灌溉率較低，糧食單產(chǎn)也低于流域平均水平。

3.低丘陵平原中旱區(qū)

本研究將海拔處于100～200 m之間的區(qū)域定義為丘陵，多為山區(qū)和平原接壤的地帶，地表一般具有“二元結(jié)構(gòu)”，即上部土壤、下部砂礫石，該區(qū)域每遇旱年和枯水季節(jié)，水資源不足，是易旱區(qū)。由于流域內(nèi)的丘陵分布比較零星，且山體體積小，在以市為單元的基礎(chǔ)上，不能單獨(dú)地劃分丘陵區(qū)，而是將與其鄰近的平原一起組合成低丘陵平原區(qū)。最后根據(jù)流域內(nèi)的地理位置和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征，將其分為豫西低丘陵平原區(qū)、淮南低丘陵平原區(qū)、南四湖西部低丘陵平原區(qū)等3個(gè)二級(jí)區(qū)。

4.平原中旱區(qū)

流域內(nèi)平原面積占到了2/3左右，為流域地形的重要組成部分。平原地域遼闊，受氣候、水文等因素的影響，其受旱程度也有所不同。中旱區(qū)主要包括淮北平原和南四湖西北平原兩個(gè)區(qū)域?；幢逼皆橇饔騼?nèi)重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，分布在淮河中上游，涉及河南、安徽兩個(gè)省份，其中安徽境內(nèi)的耕地面積占到了省內(nèi)耕地面積的一半左右，平原多年平均年降水量在850 mm左右，且地處暖溫帶，光熱水等條件較好，適合農(nóng)業(yè)的綜合發(fā)展。作物布局以旱作物為主，糧食作物占農(nóng)作物播種面積的比重較大，為80%左右。但是淮北平原區(qū)農(nóng)田水利設(shè)施落后，有效灌溉率低，平均水平在35%左右，且降水時(shí)空分布不均，從而導(dǎo)致夏秋季節(jié)干旱的發(fā)生頻率較高，危害大，是造成該區(qū)農(nóng)業(yè)豐歉的主要?dú)庀笠蛩刂?。南四湖西北平原隸屬于流域內(nèi)的沂沭泗水系，該地區(qū)降雨量相對(duì)較少，多年平均值為650 mm左右，有效灌溉率與淮北平原相似，都處于較低水平，抵抗自然災(zāi)害的能力較弱，該地區(qū)的主要特點(diǎn)是糧食占農(nóng)作物的比重相對(duì)較小，大概為65%左右。

表1 淮河流域干旱分區(qū)表

5.平原輕旱區(qū)

該區(qū)域位于蘇北地區(qū)，處在北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡的濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫14.4℃，平均年降水量1 000 mm，且區(qū)域內(nèi)有洪澤湖、高郵湖等，水資源充沛，自然條件優(yōu)越。另外，該區(qū)域農(nóng)田水利設(shè)施水平較高，有效灌溉率遠(yuǎn)高于流域的平均水平，抵抗自然災(zāi)害的能力強(qiáng)，是流域內(nèi)農(nóng)業(yè)干旱脆弱性最輕的地區(qū)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件最優(yōu)越的地區(qū)，是流域內(nèi)水稻的主產(chǎn)區(qū)，并且其糧食單產(chǎn)水平也遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。

五、結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)以上分析可以看出，流域內(nèi)大部分區(qū)域作物都存在不同程度作物缺水情況，但是不同分區(qū)缺水的原因也有所區(qū)別。

如山區(qū)雖然降水量最豐富，但是由于降水時(shí)空分布不均和地勢(shì)原因造成的蓄水能力弱使得這些地區(qū)嚴(yán)重缺水，低丘陵平原地區(qū)水資源緊缺的原因則在于降水量少和土壤條件差，而農(nóng)田水利設(shè)施條件落后則是造成平原地區(qū)干旱災(zāi)情的主要因素。因此，在流域旱災(zāi)治理技術(shù)的發(fā)展中，需要注意以下幾點(diǎn)：第一，在山丘區(qū)應(yīng)該重點(diǎn)發(fā)展雨水集蓄和工程蓄水技術(shù)；第二，在低丘陵平原地區(qū)，為了減輕土壤 “二元結(jié)構(gòu)”造成的地表水資源浪費(fèi)，應(yīng)當(dāng)注重渠道防滲的更新改造；第三，在水資源短缺的平原地區(qū)，應(yīng)該大力提高農(nóng)田水利設(shè)施的條件，從而提高灌溉率；第四，在水資源豐富的平原區(qū)，應(yīng)增加資金投入，改進(jìn)粗放式的灌溉水平方式，加快發(fā)展節(jié)水灌溉方式，重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)的噴灌、微灌技術(shù)，提高水資源的利用效率。

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