張永紅，葛徽衍，韓蓓蓓，劉　紅

(1.渭南市氣象局，陜西渭南　714000；2.蒲城縣氣象局，陜西蒲城　715500)

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渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究

張永紅，葛徽衍1，韓蓓蓓1，劉紅2

(1.渭南市氣象局，陜西渭南714000；2.蒲城縣氣象局，陜西蒲城715500)

摘要：為了減少大風(fēng)對設(shè)施農(nóng)業(yè)的危害，采用渭南市11個氣象站1961—2012年的大風(fēng)資料，同期基礎(chǔ)地理信息資料、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、災(zāi)情資料，在GIS平臺上，從孕災(zāi)環(huán)境敏感性、危險性、承載體易損性三個方面，針對影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的10 m/s以上大風(fēng)進行大風(fēng)災(zāi)害的風(fēng)險性區(qū)劃，為設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害防御提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：渭南市極大風(fēng)速的風(fēng)險分布自西向東減小，高風(fēng)險區(qū)位于臨渭、大荔、蒲城、富平和白水。最大風(fēng)速日數(shù)高風(fēng)險區(qū)在華陰和潼關(guān)，中等風(fēng)險區(qū)在臨渭區(qū)、蒲城、大荔。從大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險單一因子來看，渭南市華陰和潼關(guān)不宜大面積發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，特別是中小拱棚要限制發(fā)展。北部韓城、澄城、合陽大風(fēng)災(zāi)害危險的風(fēng)險相對較小，可適當(dāng)擴大面積。

關(guān)鍵詞：渭南市；設(shè)施農(nóng)業(yè)；大風(fēng)災(zāi)害；風(fēng)險區(qū)劃

大風(fēng)是影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要氣象因素之一，往往一場大風(fēng)，就可能造成設(shè)施大棚棚毀菜亡。2013年3月9—11日的大風(fēng)天氣，致使渭南市6縣78個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)。大荔縣6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)瞬間風(fēng)力達到8級，造成上千座溫室大棚和4 500多頂設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚棚膜撕扯、主體坍塌，損毀嚴重；華縣6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)726.7 hm2農(nóng)作物不同程度受災(zāi)。由于此時正值冬棗、油桃、葡萄、哈密瓜和禮品瓜果等幼苗生長的關(guān)鍵時期，突發(fā)的大風(fēng)災(zāi)害，對大荔、華縣兩個縣的經(jīng)濟作物后期生長造成重創(chuàng)，全市直接經(jīng)濟損失達5 930萬元。

近年來，我國學(xué)者在大風(fēng)氣象災(zāi)害風(fēng)險評估與區(qū)劃方面進行了深入的研究。李蘭[1]等構(gòu)建湖北省大風(fēng)災(zāi)害危險性評價模型，給出大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險度分布圖。張麗娟等[2]結(jié)合GIS技術(shù)對大風(fēng)發(fā)生風(fēng)險進行了評估；王勝[3]借助GIS進行安徽省臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃。黃川容[4]從風(fēng)險概率的角度，對溫室大棚的風(fēng)災(zāi)進行風(fēng)險評估和區(qū)劃。陳鑫，繆霄龍[5-6]分別對杭州大風(fēng)災(zāi)害和雷雨大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃進行研究。張永紅等[7-12]針對關(guān)中東部設(shè)施農(nóng)業(yè)氣候特點及蘋果凍害進行了研究。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)大部分是在冬半年生產(chǎn)，因此，針對陜西省渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間(當(dāng)年11月—次年4月)，針對不同等級大風(fēng)對設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響，基于ARCGIS平臺，從災(zāi)害危險性、敏感性、易損性3個方面綜合進行風(fēng)險區(qū)劃，為設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害防御提供科學(xué)依據(jù)。

1資料及來源

采用渭南市11個氣象站1961—2012年的逐日大風(fēng)統(tǒng)計資料，資料來源于陜西省氣象檔案館；基礎(chǔ)地理信息資料采用陜西省1∶25萬地理信息數(shù)據(jù)，數(shù)字地面高程(DEM)的重采樣數(shù)據(jù)(500 m×500 m)；社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自渭南市統(tǒng)計局；災(zāi)情資料來源于渭南市民政局。

2研究方法

2.1設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害評價等級

對于設(shè)施農(nóng)業(yè)來說，日光溫室和大中小棚的抗風(fēng)能力不同，據(jù)南京信息工程大學(xué)楊再強教授對設(shè)施農(nóng)業(yè)抗風(fēng)能力與災(zāi)害等級研究[13]，設(shè)施大棚風(fēng)速在10.4～13.9 m/s，日光溫室11.3～15.0 m/s時，屬于II級中度災(zāi)害；設(shè)施大棚風(fēng)速在13.9～17.4 m/s，日光溫室15.0～18.8 m/s，屬于III級重度災(zāi)害；設(shè)施大棚風(fēng)速>17.4 m/s，日光溫室>18.8 m/s，屬于IV級極重災(zāi)害。黃川容等[14]對北京日光溫室風(fēng)災(zāi)風(fēng)險分析，認為當(dāng)風(fēng)力達 3 級( 3.4 m/s) 以上時，就有可能對溫室大棚造成災(zāi)害。根據(jù)對渭南設(shè)施農(nóng)業(yè)棚膜抗風(fēng)能力調(diào)查，日光溫室建造時按照抗7級以上風(fēng)力標準建設(shè)，中小拱棚抗風(fēng)能力較差，抗風(fēng)能力一般都在5級左右(8.0～10.7 m/s)，風(fēng)力大于6級以上時，就可能對中小拱棚造成影響，特別是在氣溫起伏比較大，冷空氣活動頻繁的3—4月，棚膜風(fēng)口張開時，風(fēng)的張力加大，對溫室和中小拱棚影響都很大。因此本文對影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的10 m/s以上大風(fēng)進行區(qū)劃研究。

2.2模型構(gòu)建

設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季(當(dāng)年11月—次年4月)大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險是多個因子綜合作用的結(jié)果。由于大風(fēng)對設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響，主要是對設(shè)施大棚棚膜和支撐結(jié)構(gòu)的影響。風(fēng)形成的主要原因是受地形和氣象等因素影響，而這些因子的作用均能在大風(fēng)發(fā)生的頻率即致災(zāi)危險性因子中體現(xiàn)。其表達式為[14]

F(D)=F(H)F(V) ，

(1)

式中，F(xiàn)(D )為設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)；F(H)為大風(fēng)災(zāi)害危險性指數(shù)，主要是由不同等級大風(fēng)的頻率決定的；F(V)為承災(zāi)體易損性指數(shù)，指可能受到大風(fēng)影響的設(shè)施大棚的損失程度。

F(H) 危險性指數(shù)：包括極大風(fēng)速日數(shù)及4個不同等級大風(fēng)日數(shù)出現(xiàn)的頻率。大風(fēng)日數(shù)越多，對設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響越嚴重。

F(V)承災(zāi)體易損性指數(shù)：包括渭南設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積，設(shè)施作物種植的面積越大，大風(fēng)對其影響越大。

2.3區(qū)劃方法

利用GIS技術(shù),在風(fēng)險指標空間化和歸一化處理后[5-8],將各指標因子評價柵格圖運用加權(quán)平均進行疊加，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險評價柵格圖, 在GIS中分別采用自然斷點法，分為低風(fēng)險區(qū)、中等風(fēng)險區(qū)和高風(fēng)險區(qū)三個區(qū)域。

3設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

3.1大風(fēng)災(zāi)害危險性指數(shù)

大風(fēng)災(zāi)害危險性指數(shù)，包括極大風(fēng)速和4個不同等級大風(fēng)日數(shù)出現(xiàn)頻率,即極大風(fēng)速日數(shù)，日最大風(fēng)速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日數(shù)出現(xiàn)的頻率。由圖1可以看出，渭南市極大風(fēng)速高危險區(qū)在白水和大荔，南部為極大風(fēng)速的低風(fēng)險區(qū)(圖1)。由圖2可以看出，最大風(fēng)速≥10.0 m/s日數(shù)高危險區(qū)在華陰和潼關(guān)，北部韓城、澄城、合陽為低風(fēng)險區(qū)。最大風(fēng)速≥12.0 m/s日數(shù)、≥15.0 m/s日數(shù)、≥17.0 m/s日數(shù)的高危險區(qū)分布比較一致，均在華陰和潼關(guān)，而臨渭區(qū)、蒲城、大荔屬于中等風(fēng)險區(qū)，僅在范圍大小上有微小差異。

圖1　渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季極大風(fēng)速災(zāi)害危險性區(qū)劃

3.2大風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體易損性指數(shù)

大風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體易損性主要由種植的設(shè)施作物的面積來決定。渭南市設(shè)施大風(fēng)災(zāi)害的承災(zāi)體易損性分布由西南到東北遞減。臨渭區(qū)、富平、蒲城為高易損區(qū)，白水、大荔、華縣為中等易損區(qū)，澄城、合陽、潼關(guān)、韓城為低易損區(qū)(圖3)。

圖2　渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季日最大風(fēng)速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日數(shù)危險性區(qū)劃

圖3　渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季大風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體易損性分布

3.3設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

將大風(fēng)危險性指數(shù)與承災(zāi)體易損性指數(shù)，以0.6、0.4賦值進行加權(quán)平均，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃(圖4、圖5)。可以看出極大風(fēng)速的風(fēng)險區(qū)域分布自西向東減小，高風(fēng)險區(qū)位于臨渭區(qū)、大荔、蒲城、富平和白水。華陰、潼關(guān)、合陽、韓城為極大風(fēng)速的低風(fēng)險區(qū)。

日最大風(fēng)速≥10.0 m/s日數(shù)高風(fēng)險區(qū)在華陰、潼關(guān)、臨渭區(qū)和蒲城；日最大風(fēng)速≥12.0 m/s日數(shù)、≥15.0 m/s日數(shù)、≥17.0 m/s日數(shù)的風(fēng)險分布狀況趨勢比較一致，高風(fēng)險區(qū)在華陰和潼關(guān)，中等風(fēng)險區(qū)在臨渭區(qū)、蒲城、大荔。

圖4　渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季極大風(fēng)速災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

4結(jié)論和討論

(1)渭南市極大風(fēng)速的風(fēng)險分布自西向東減小，高風(fēng)險區(qū)位于臨渭區(qū)、大荔、蒲城、富平和白水。華陰、潼關(guān)、合陽、韓城為極大風(fēng)速的低風(fēng)險區(qū)。渭南市日最大風(fēng)速≥10.0 m/s日數(shù)高風(fēng)險區(qū)在華陰、潼關(guān)、臨渭區(qū)和蒲城；日最大風(fēng)速≥12.0 m/s日數(shù)、≥15.0 m/s日數(shù)、≥7.0 m/s日數(shù)的風(fēng)險分布狀況趨勢比較一致，高風(fēng)險區(qū)在華陰和潼關(guān)，中等風(fēng)險區(qū)在臨渭區(qū)、蒲城、大荔。

圖5　渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)生長季日最大風(fēng)速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日數(shù)風(fēng)險區(qū)劃

(2)從大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險單一因子來看，渭南市華陰和潼關(guān)不宜大面積發(fā)展設(shè)施大棚，特別是中小拱棚要限制發(fā)展。北部韓城、澄城、合陽大風(fēng)災(zāi)害危險的風(fēng)險相對較小，可以適當(dāng)擴大面積。從目前渭南設(shè)施農(nóng)業(yè)種植分布來看，對于大風(fēng)災(zāi)害而言，臨渭區(qū)、富平、蒲城、大荔、澄城、合陽種植設(shè)施大棚的風(fēng)險在中等范圍之內(nèi)。但要防范大風(fēng)對中小拱棚的毀滅性危害。

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中圖分類號：S424

文獻標識碼：A

基金項目：陜西省氣象科技創(chuàng)新基金(2012M-31)；渭南市科技創(chuàng)新扶持資金(2013KYS-3)

作者簡介：張永紅(1967—)，女，漢族，陜西鳳翔人，碩士，高工，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究。

收稿日期：2015-09-28

文章編號：1006-4354(2016)01-0029-05

張永紅，葛徽衍，韓蓓蓓，等.渭南市設(shè)施農(nóng)業(yè)大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究[J].陜西氣象，2016(1)：29-33.