江淮丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)旱災規(guī)律分析

石 城，蔣尚明，金菊良，3，劉蘭芳，酈建強

（1.合肥工業(yè)大學 土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009；2.安徽省水利部淮委水利科學研究院 安徽省水利水資源重點實驗室，安徽 蚌埠 233000；3.合肥工業(yè)大學 水資源與環(huán)境系統(tǒng)工程研究所，安徽 合肥230009；4.衡陽師范學院 資源環(huán)境與旅游管理系，湖南 衡陽421008；5.水利部水利水電規(guī)劃設計總院，北京 100011）

0 引 言

旱災是世界上影響面最廣、造成農(nóng)業(yè)損失最大的自然災害類型［1］，世界近一半的國家干旱狀況嚴重［2］。中國旱災頻繁、范圍廣、持續(xù)時間長，是造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失最嚴重的氣象災害［3］。據(jù)統(tǒng)計，中國每年旱災損失占各種自然災害的15%以上［4］，所以農(nóng)業(yè)旱災規(guī)律研究非常重要，國內(nèi)外也在積極研究并積 累了較 多的成 果［5－14］。如 李 彬 等［5］從 受 災 面 積和成災面積、受災率和成災率、干旱災害強度指數(shù)和災害異常指數(shù)等方面，系統(tǒng)分析了安徽省農(nóng)業(yè)旱災規(guī)律，并闡明其對糧食安全的影響。梁紅梅等［15］通過對農(nóng)業(yè)旱災規(guī)律的研究，推求廣東省旱災的時間分布規(guī)律和重災年份的預測。羅艷麗等［16］基于歷史資料，分析云南省的干旱演變趨勢等等。江淮丘陵區(qū)界于長江與淮河之間，該區(qū)人均、畝均地表水資源量低，由于水資源供給不足，導致江淮丘陵區(qū)旱災頻繁，作物受旱減產(chǎn)損失嚴重。研究該地區(qū)旱災變化規(guī)律有利于對旱災發(fā)生進行預測，可對抗旱工作的開展進行指導，減少災害損失。本文通過受旱面積、成災面積和播種面積等歷史資料數(shù)據(jù)，淺析江淮丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)旱災變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)來源和分析方法

江淮丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱的受旱面積、成災面積和播種面積等數(shù)據(jù)主要來自安徽省·水利部淮委水利科學研究院和安徽省統(tǒng)計年鑒，獲取數(shù)據(jù)后進行統(tǒng)計分析。本研究中依據(jù)統(tǒng)計的江淮丘陵區(qū)新中國成立后有關干旱的受旱面積和成災面積、受旱率和成災率與旱災異常指數(shù)等長序列數(shù)據(jù)，闡述干旱災害的動態(tài)變化特征［5］，揭示旱災變化規(guī)律，為該區(qū)抗旱工作的開展提供依據(jù)。

2 旱災變化規(guī)律分析

2.1 干旱等級確定

劃分江淮丘陵區(qū)歷年旱災的旱情等級，進而分析旱情的變化規(guī)律，本文中依據(jù)國家防總提出的區(qū)域干旱評估標準，見表1。

表1 區(qū)域綜合旱情等級劃分表

結合江淮丘陵區(qū)的具體實情，取受旱率7%～20%為輕旱，20%～45%為中等干旱，45%～60%為嚴重干旱，65%以上為特大干旱。據(jù)此分析可知，江淮丘陵區(qū)1949—2010年間輕旱年份共有13年，占20.97%；中等干旱年份共有18年，占29.03%；嚴重和特大干旱年份共有12年，占19.4%。這表明江淮丘陵區(qū)干旱的頻次高，特別是危害極大的嚴重和特大干旱頻發(fā)。

2.2 受旱面積和成災面積

對江淮丘陵區(qū)長系列的受旱面積和旱災成災面積的特性進行簡要分析，可了解該區(qū)旱災發(fā)生的年際絕對情況（即只考慮單因素，受旱面積或成災面積越大，旱災越嚴重，干旱程度越高）。

（1）周期性。統(tǒng)計江淮丘陵區(qū)1949—2010年的受旱面積和成災面積，如圖1所示：

圖1 干旱受旱、成災面積年際變化

由圖1可知，該區(qū)受旱面積與旱災成災面積年際分布呈災情輕重交替出現(xiàn)情況，具有明顯的周期性波動特點，波動周期大致為5～10年，其中1958—1967年、1976—1981年及1992—2001年為三個旱災多發(fā)期和嚴重期。

與年際變化相似，旱災的年代變化也具有明顯的波動性，各年代旱災受災及成災面積如表2及圖2所示：

表2 江淮丘陵區(qū)各年代年均受旱及成災面積

由表2及圖2分析可知，江淮丘陵區(qū)旱災特征在年代變化上可劃分為三個變化階段，即旱災上升期、旱災下降期及旱災奇異期。第1個上升期是20世紀50年代至20世紀60年代，年均受災面積由29.8萬hm2增至45.2萬hm2，增長率為51.46%，年均成災面積則由23.4萬hm2增至27.1萬hm2，增長率為15.72%；第2個上升期為20世紀80年代至90年代，年均受旱面積由20.9萬hm2增至58.8萬hm2，增長率高達181.56%，年均成災面積也相應由8.5萬hm2上升到32.7萬hm2，增長率高達284.17%；旱災下降期為20世紀60年代至80年代，年均受災面積由45.2萬hm2下降至20.9萬hm2，下降率為53.82%，年均成災面積則由27.1萬hm2降至8.5萬hm2，下降率為69.03%；而災害奇異期為20世紀90年代至21世紀初，年均受旱面積由58.8萬hm2降至51.5萬hm2，下降率為12.29%，但成災面積卻由32.7萬hm2增至37.1萬hm2，增長率為13.63%，這主要由于江淮丘陵區(qū)在20世紀初，發(fā)生了新中國成立后最為嚴重的干旱，而且是罕見的兩年連次極旱，成災率被整體抬高。

（2）同步性。從20世紀80年代至21世紀初，受旱率及旱災成災率均呈明顯增加的趨勢。這表明從20世紀80年代起，江淮丘陵區(qū)的干旱災害有逐漸加重的趨勢，且可以看出受旱面積與成災面積具有明顯的同步性，即受旱面積大的年份，成災面積也大。對1949—2010年的62年間干旱面積與成災面積進行統(tǒng)計分析，二者相關系數(shù)r＝0.9447（n＝62），在α＝0.01時顯著相關。這表明：江淮丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨干旱威脅比較大，一旦受旱將會有很大可能性成災，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抗旱能力較弱。

圖2 江淮丘陵區(qū)各年代年均受旱及成災面積圖

2.3 受旱率和成災率

受旱率是指當年農(nóng)作物受旱面積與當年農(nóng)作物播種面積的比值，它反映旱災的影響范圍；成災率是指當年農(nóng)作物成災面積與當年農(nóng)作物播種面積的比值，它反映旱災的致災程度。通過對江淮丘陵區(qū)歷年受旱率和旱災成災率的統(tǒng)計分析，可得該區(qū)旱災發(fā)生的相對情況。

（1）周期性。由圖1可得江淮丘陵區(qū)1949—2010年的受旱面積和成災面積，進而求取受旱率及成災率，如圖3所示。

為揭示江淮丘陵區(qū)受旱率與旱災成災率在年代間的變化，統(tǒng)計計算各年代干旱受旱率和成災率，具體如表3及圖4所示。

表3 受旱率、成災率年代變化

由表3及圖4可知，江淮丘陵區(qū)各年代受旱率和旱災成災率均具有明顯的波動變化特征，波峰出現(xiàn)在20世紀60年代及20世紀90年代，波谷出現(xiàn)在20世紀80年代。此外，各年代受旱率和旱災成災率有較為明顯的波動上升趨勢，特別是20世紀80年代以后，受旱率和成災率整體上升趨勢明顯。

（2）同步性。運用統(tǒng)計分析軟件對江淮丘陵區(qū)歷年受旱率及成災率序列進行統(tǒng)計分析，受旱率與旱災成災率相關系數(shù)r＝0.939 5（n＝62），在α＝0.01時顯著相關。這表明江淮丘陵區(qū)受旱率及旱災成災率隨時間變化趨勢基本一致，均有顯著的周期性波動特征，即存在變化的同步性，其波動周期大致為5～10年。

2.4 旱災異常指數(shù)

由于每年的農(nóng)作物播種面積、受旱面積及成災面積均不相同，旱災損失和危害程度也有差別。因此僅用受旱面積，成災面積等一些絕對的值來研究災害事件變化規(guī)律或是進行預測，都不能全面地反映災害的嚴重程度［15］，在此基礎上，需引用旱災異常指數(shù)。

旱災異常指數(shù)是指受旱率或旱災成災率偏離平均狀態(tài)的參量，它反映災害嚴重程度和等級［5］。受旱率或成災率異常指數(shù)可通過如下公式計算：

式中：ξi為第i年旱災受旱率或旱災成災率異常指數(shù)；Mi為第i年受旱率或旱災成災率；M為多年平均受旱率或旱災成災率；δ為受旱率或旱災成災率標準差。

江淮丘陵區(qū)受旱率異常指數(shù)和旱災成災率異常指數(shù)基本呈“負—正”交替出現(xiàn)的周期性波動變化趨勢，其“正—負”變化周期大致為5～10年。具體情況如圖5所示。

圖5 受旱率、成災率異常指數(shù)年際變化

取受旱率異常指數(shù)－0.7＜ξ＜0時為輕度干旱，0≤ξ＜0.7時為中度干旱，0.7≤ξ＜1.5時為嚴重干旱，ξ＞1.5時為特大干旱。62年間特大干旱年份8年，嚴重干旱年份3年，二者共計11年；中度干旱年份14年，輕度干旱年份為15年。各干旱等級所占比例分別為：輕度干旱24.2%、中度干旱22.6%、嚴重和特大干旱共計17.7%。因此，江淮丘陵區(qū)干旱具有重災年份多、重災發(fā)生幾率大，旱災危害嚴重的基本特征文獻［5］所得結論相一致。

綜上可知，用旱災異常指數(shù)分析的結果與用受旱率、成災率分析得出的結果基本相同。表明旱災異常指數(shù)也可作為干旱災害程度的一種判斷指標，應用于旱災變化規(guī)律分析中。

近年來，隨著水利建設和抗旱科技進步，江淮丘陵區(qū)干旱災害得到一定程度扼制，但由于受特定的氣候與自然地理條件以及人類活動的影響，在分水嶺脊地區(qū)還有相當部分耕地缺乏灌溉條件，而在水利設施覆蓋區(qū)內(nèi)，由于灌區(qū)灌溉工程老化以及配套工程不足，抗御旱災的能力比較低。江淮丘陵區(qū)總體上旱災呈加劇的趨勢，區(qū)域旱災范圍擴大，旱災程度加大，旱災損失增加。

3 結 論

（1）江淮丘陵地區(qū)在整個安徽省屬于較易干旱地區(qū)，過去62年中有超過40年的干旱，即每4年至少有3次干旱。

（2）根據(jù)受旱面積和成災面積、受旱率和成災率、旱災異常指數(shù)等，可以很好地揭示江淮丘陵地區(qū)的農(nóng)業(yè)旱災規(guī)律，該區(qū)具有明顯的波動性，波動周期大約5～10a。

（3）干旱災害情況呈現(xiàn)輕重交替的分布，一旦受旱極有可能成災，受旱與成災具有明顯的同步性。

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