石 城，蔣尚明，金菊良，3，劉蘭芳，酈建強(qiáng)

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院 安徽省水利水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 233000；3.合肥工業(yè)大學(xué) 水資源與環(huán)境系統(tǒng)工程研究所，安徽 合肥230009；4.衡陽(yáng)師范學(xué)院 資源環(huán)境與旅游管理系，湖南 衡陽(yáng)421008；5.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100011）

0 引 言

旱災(zāi)是世界上影響面最廣、造成農(nóng)業(yè)損失最大的自然災(zāi)害類型［1］，世界近一半的國(guó)家干旱狀況嚴(yán)重［2］。中國(guó)旱災(zāi)頻繁、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害［3］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年旱災(zāi)損失占各種自然災(zāi)害的15%以上［4］，所以農(nóng)業(yè)旱災(zāi)規(guī)律研究非常重要，國(guó)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(zāi) 面 積和成災(zāi)面積、受災(zāi)率和成災(zāi)率、干旱災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)和災(zāi)害異常指數(shù)等方面，系統(tǒng)分析了安徽省農(nóng)業(yè)旱災(zāi)規(guī)律，并闡明其對(duì)糧食安全的影響。梁紅梅等［15］通過對(duì)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)規(guī)律的研究，推求廣東省旱災(zāi)的時(shí)間分布規(guī)律和重災(zāi)年份的預(yù)測(cè)。羅艷麗等［16］基于歷史資料，分析云南省的干旱演變趨勢(shì)等等。江淮丘陵區(qū)界于長(zhǎng)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(dǎo)致江淮丘陵區(qū)旱災(zāi)頻繁，作物受旱減產(chǎn)損失嚴(yán)重。研究該地區(qū)旱災(zāi)變化規(guī)律有利于對(duì)旱災(zāi)發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，可對(duì)抗旱工作的開展進(jìn)行指導(dǎo)，減少災(zāi)害損失。本文通過受旱面積、成災(zāi)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(zāi)變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)來(lái)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(zāi)面積和播種面積等數(shù)據(jù)主要來(lái)自安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院和安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒，獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本研究中依據(jù)統(tǒng)計(jì)的江淮丘陵區(qū)新中國(guó)成立后有關(guān)干旱的受旱面積和成災(zāi)面積、受旱率和成災(zāi)率與旱災(zāi)異常指數(shù)等長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)，闡述干旱災(zāi)害的動(dòng)態(tài)變化特征［5］，揭示旱災(zāi)變化規(guī)律，為該區(qū)抗旱工作的開展提供依據(jù)。

2 旱災(zāi)變化規(guī)律分析

2.1 干旱等級(jí)確定

劃分江淮丘陵區(qū)歷年旱災(zāi)的旱情等級(jí)，進(jìn)而分析旱情的變化規(guī)律，本文中依據(jù)國(guó)家防總提出的區(qū)域干旱評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 區(qū)域綜合旱情等級(jí)劃分表

結(jié)合江淮丘陵區(qū)的具體實(shí)情，取受旱率7%～20%為輕旱，20%～45%為中等干旱，45%～60%為嚴(yán)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(yán)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(yán)重和特大干旱頻發(fā)。

2.2 受旱面積和成災(zāi)面積

對(duì)江淮丘陵區(qū)長(zhǎng)系列的受旱面積和旱災(zāi)成災(zāi)面積的特性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，可了解該區(qū)旱災(zāi)發(fā)生的年際絕對(duì)情況（即只考慮單因素，受旱面積或成災(zāi)面積越大，旱災(zāi)越嚴(yán)重，干旱程度越高）。

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

圖1 干旱受旱、成災(zāi)面積年際變化

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

與年際變化相似，旱災(zāi)的年代變化也具有明顯的波動(dòng)性，各年代旱災(zāi)受災(zāi)及成災(zāi)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(zāi)面積

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

（2）同步性。從20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，受旱率及旱災(zāi)成災(zāi)率均呈明顯增加的趨勢(shì)。這表明從20世紀(jì)80年代起，江淮丘陵區(qū)的干旱災(zāi)害有逐漸加重的趨勢(shì)，且可以看出受旱面積與成災(zāi)面積具有明顯的同步性，即受旱面積大的年份，成災(zāi)面積也大。對(duì)1949—2010年的62年間干旱面積與成災(zāi)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，二者相關(guān)系數(shù)r＝0.9447（n＝62），在α＝0.01時(shí)顯著相關(guān)。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(huì)有很大可能性成災(zāi)，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(zāi)面積圖

2.3 受旱率和成災(zāi)率

受旱率是指當(dāng)年農(nóng)作物受旱面積與當(dāng)年農(nóng)作物播種面積的比值，它反映旱災(zāi)的影響范圍；成災(zāi)率是指當(dāng)年農(nóng)作物成災(zāi)面積與當(dāng)年農(nóng)作物播種面積的比值，它反映旱災(zāi)的致災(zāi)程度。通過對(duì)江淮丘陵區(qū)歷年受旱率和旱災(zāi)成災(zāi)率的統(tǒng)計(jì)分析，可得該區(qū)旱災(zāi)發(fā)生的相對(duì)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(zāi)面積，進(jìn)而求取受旱率及成災(zāi)率，如圖3所示。

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

表3 受旱率、成災(zāi)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(zāi)成災(zāi)率均具有明顯的波動(dòng)變化特征，波峰出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代及20世紀(jì)90年代，波谷出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代。此外，各年代受旱率和旱災(zāi)成災(zāi)率有較為明顯的波動(dòng)上升趨勢(shì)，特別是20世紀(jì)80年代以后，受旱率和成災(zāi)率整體上升趨勢(shì)明顯。

（2）同步性。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)江淮丘陵區(qū)歷年受旱率及成災(zāi)率序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，受旱率與旱災(zāi)成災(zāi)率相關(guān)系數(shù)r＝0.939 5（n＝62），在α＝0.01時(shí)顯著相關(guān)。這表明江淮丘陵區(qū)受旱率及旱災(zāi)成災(zāi)率隨時(shí)間變化趨勢(shì)基本一致，均有顯著的周期性波動(dòng)特征，即存在變化的同步性，其波動(dòng)周期大致為5～10年。

2.4 旱災(zāi)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(zāi)面積均不相同，旱災(zāi)損失和危害程度也有差別。因此僅用受旱面積，成災(zāi)面積等一些絕對(duì)的值來(lái)研究災(zāi)害事件變化規(guī)律或是進(jìn)行預(yù)測(cè)，都不能全面地反映災(zāi)害的嚴(yán)重程度［15］，在此基礎(chǔ)上，需引用旱災(zāi)異常指數(shù)。

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

式中：ξi為第i年旱災(zāi)受旱率或旱災(zāi)成災(zāi)率異常指數(shù)；Mi為第i年受旱率或旱災(zāi)成災(zāi)率；M為多年平均受旱率或旱災(zāi)成災(zāi)率；δ為受旱率或旱災(zāi)成災(zāi)率標(biāo)準(zhǔn)差。

江淮丘陵區(qū)受旱率異常指數(shù)和旱災(zāi)成災(zāi)率異常指數(shù)基本呈“負(fù)—正”交替出現(xiàn)的周期性波動(dòng)變化趨勢(shì)，其“正—負(fù)”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(zāi)率異常指數(shù)年際變化

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

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

近年來(lái)，隨著水利建設(shè)和抗旱科技進(jìn)步，江淮丘陵區(qū)干旱災(zāi)害得到一定程度扼制，但由于受特定的氣候與自然地理?xiàng)l件以及人類活動(dòng)的影響，在分水嶺脊地區(qū)還有相當(dāng)部分耕地缺乏灌溉條件，而在水利設(shè)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(zāi)的能力比較低。江淮丘陵區(qū)總體上旱災(zāi)呈加劇的趨勢(shì)，區(qū)域旱災(zāi)范圍擴(kuò)大，旱災(zāi)程度加大，旱災(zāi)損失增加。

3 結(jié) 論

（1）江淮丘陵地區(qū)在整個(gè)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(zāi)面積、受旱率和成災(zāi)率、旱災(zāi)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(zāi)規(guī)律，該區(qū)具有明顯的波動(dòng)性，波動(dòng)周期大約5～10a。

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

［1］鄭遠(yuǎn)長(zhǎng).全球自然災(zāi)害概述［J］.中國(guó)減災(zāi)，2000，10（1）：14－19.

［2］Wilhite，D.A.，Glantz，M.H.Understanding thedrought phenomenon：the role of definitions［J］.Water International，1985，10（3）：10－11.

［3］范寶俊.中國(guó)自然災(zāi)害與災(zāi)害管理［M］.哈爾濱：黑龍江教育出版社，1998.

［4］王靜愛，商彥蕊，蘇筠，等.中國(guó)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)承災(zāi)體脆弱性診斷與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展［J］.北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（3）：130－137.

［5］李彬，武恒.安徽省農(nóng)業(yè)旱災(zāi)規(guī)律及其對(duì)糧食安全的影響［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（5）：18－23.

［6］Elbers，C.，J.W.Gunning，B.Kinsey.Growth and risk：methodology and micro evidence［J］.The World Bank Economic Review，2007，21（1）：1－20.

［7］張星，陳惠，吳菊新.氣象災(zāi)害影響福建糧食生產(chǎn)安全的機(jī)理分析［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2008，17（2）：150－155.

［8］李茂松，李章成，王道龍，等.50年來(lái)我國(guó)自然災(zāi)害變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2005，14（2）：55－60.

［9］Hoddinott，J.Shocks and their consequences across and within households in rural zimbabwe［J］.Journal of Development Studies，2006，42（2）：301－321.

［10］齊躍普，門明新，許皞.河北省糧食產(chǎn)量波動(dòng)及其形成的影響因素定量化分析［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2008，24（4）：403－407.

［11］Kazianga，H.，C.Udry.Consumption smoothing livestock，insurance and drought in rura Burkina Faso［J］.Journal of Development Economics，2006，79：413－446.

［12］肖軍，趙景波.陜西省54a來(lái)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害特征研究［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20（5）：201－204.

［13］劉會(huì)玉，林振山，張明陽(yáng).近50年江蘇省糧食產(chǎn)量變化的小波分析［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2004，13（5）：460－464.

［14］劉興，顧海英.中國(guó)糧食產(chǎn)量周期波動(dòng)測(cè)定及預(yù)警分析［J］.陜西農(nóng)業(yè)科技，2008（2）：168－172.

［15］梁紅梅，劉會(huì)平，宋建陽(yáng)，等.廣東農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的時(shí)間分布規(guī)律及重災(zāi)年份預(yù)測(cè)［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2006，15（4）：79－83.

［16］羅艷麗，李蕓，馬平森，等.云南省干旱及演變趨勢(shì)分析［J］.人民珠江，2011（2）：13－15.