張 巍

(遼寧省水利事務服務中心，遼寧 沈陽 110003)

干旱受自然災害和人類活動共同影響，是自然和社會經(jīng)濟系統(tǒng)在特定時期的產(chǎn)物，因此干旱災害具有自然和社會兩種屬性。對于干旱自身而言，其并不是災害，只有對人類生活或者生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度影響后才逐步轉(zhuǎn)變成為干旱災害。因此對于干旱災害發(fā)生的程度和影響范圍需要進行綜合量化。干旱風險分析是區(qū)域制定抗旱規(guī)劃以及相關(guān)政策重要的量化依據(jù)。近年來。為確定區(qū)域干旱風險類型的分布，國內(nèi)許多學者展開區(qū)域干旱風險綜合評價，取得一定的研究成果，其中基于區(qū)域災害系統(tǒng)論的干旱風險綜合評價方法被廣泛應用，區(qū)域災害系統(tǒng)論從旱災系統(tǒng)構(gòu)成出發(fā)，分析干旱災害的致災因子、孕災環(huán)境和承災體，從危險性、脆弱性及暴露性三個角度對干旱風險進行綜合評價。遼寧省屬于干旱頻發(fā)省份，為提高區(qū)域干旱規(guī)劃和抗旱相關(guān)政策的科學性，需要對干旱風險進行定量綜合評價，為此本文基于災害系統(tǒng)論構(gòu)建遼寧省干旱靜態(tài)風險的綜合評價指標，對遼寧省干旱類型的分布進行定量劃分。

1 遼寧省干旱狀況

遼寧省發(fā)生較大及以上干旱的頻率從1961—1980年的20%遞增到2001—2018年的53%。農(nóng)業(yè)作為干旱影響最為嚴重的領(lǐng)域，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活以及生態(tài)環(huán)境等緊密相關(guān)。遼寧作為全國糧食主產(chǎn)區(qū)，受旱災影響損失十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，從1999—2018年。受災作物面積累計已達0.18億hm2，經(jīng)濟損失累計達420億。受自然地理位置以及氣候環(huán)境綜合影響，遼寧地區(qū)降水在時間和空間分布上具有較為明顯的變化特征，使得不同地區(qū)干旱發(fā)生頻次和程度都具有明顯的地域性變化。遼寧東部受山脈走向影響，水汽較易受到地形影響，降雨鋒面抬升程度明顯，因此降雨條件較為充足，降雨量較為豐沛，遼寧西部地區(qū)主要受內(nèi)蒙古高原以及松遼平原的地勢傾斜影響，水汽產(chǎn)生下降運動的條件較容易達到，因此這一區(qū)域降水偏少，區(qū)域發(fā)生干旱的頻次較多，范圍較廣。

2 綜合風險指數(shù)確定方法

2.1 構(gòu)建干旱災害風險評估指標體系

綜合考慮干旱成因及影響程度，構(gòu)建遼寧省干旱災害風險評估的指標體系。其中，全國農(nóng)業(yè)干旱災害風險評估指標體系如圖1所示。

圖1 遼寧省干旱災害風險評估指標體系

2.2 指標權(quán)重的確定

結(jié)合美國運籌學家T.L.Saaty的層次分析法來對各指標的權(quán)重值進行設定，該方法對每個指標的影響層進行不同權(quán)重的設定，并針對每一個影響層進行判斷矩陣的設定，其計算方程為：

(1)

式中，U—各指標權(quán)重的判斷權(quán)重；Uij—判斷比例；Uji—Uij的倒數(shù)取值。

對每個判斷矩陣進行其最大特征根的計算，并結(jié)合最大特征根確定其對應的特征向量值，特征向量值即為各個指標的設定權(quán)重，其計算方程為：

w=(w1，w1，…wn)

(2)

(3)

用如下公式檢驗判斷矩陣的一致性：

CR=(λmax-n)/(n-1)/RI

(4)

(5)

式中，w—權(quán)重向量；wi—第i指標的權(quán)重；CR—檢驗系數(shù)；λmax—判斷矩陣的最大特征根；UW—矩陣，為U與向量W相乘所得向量，UWi—向量的第i個元素；n—指標個數(shù)；RI—判斷矩陣的隨機一致性指標。

2.3 構(gòu)建干旱災害風險評估模型

采取相乘模式進行干旱災害風險評估。評估模型如下：

R=H·E·V

(6)

其中，危險性值采用下式計算：

(7)

式中，H—危險性值；hi—第i個危險性指標歸一化數(shù)值；whi—第i個危險性指標的權(quán)重。

其中，暴露性值采用下式計算：

(8)

式中，E—暴露性值；ej—第j個暴露性指標歸一化數(shù)值；wej—第j個暴露性指標的權(quán)重。

其中，脆弱性值采用下式計算：

(9)

式中，V—脆弱性值；vk—為第k個脆弱性指標歸一化數(shù)值；wvk—第k個脆弱性指標的權(quán)重。

3 綜合風險指數(shù)確定結(jié)果

3.1 干旱風險等級劃分

采用模糊數(shù)學方法對干旱災害綜合風險進行等級劃分，劃分結(jié)果見表1。

(10)

式中，ri—風險等級隸屬度值；Ri—計算地市i的風險值；Rmax—所有地市風險最大值；Rmin—所有地市風險最小值。系數(shù)p取1。

表1 遼寧農(nóng)業(yè)干旱災害綜合風險等級劃分

3.2 指標選取

旱災危險性是對干旱災害的時空規(guī)模、強度、烈度和變異性等特征的描述。對于旱災風險的危險性，主要考慮氣候氣象條件和水文水資源條件的影響，選取年降水量、年降水量變差系數(shù)、畝均水資源量及水資源變差系數(shù)這四個指標作為影響因子，見表2。農(nóng)業(yè)旱災風險暴露性，主要考慮當?shù)剞r(nóng)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)水平，根據(jù)遼寧省干旱形勢以及數(shù)據(jù)的代表性和可獲取性，選取耕地面積占總面積的比例和單位面積糧食產(chǎn)量這兩個指標作為暴露性的影響因子，見表3。從水利工程、經(jīng)濟實力、生產(chǎn)技術(shù)以及抗旱減災應急四個角度出發(fā)，對遼寧省干旱災害的脆弱性進行指標的選取，見表4，從而分析干旱危險地區(qū)可以抵御干旱災害的水平。

表2 遼寧省農(nóng)業(yè)旱災危險性指標比較判斷矩陣及權(quán)重

注：表中，“+”代表該因子越大，危險性越大，“-”代表則該因子越大，危險性越小。

表3 遼寧省農(nóng)業(yè)旱災暴露性指標比較判斷矩陣及權(quán)重

注：“+”代表該因子越大，暴露性越大，“-”代表則該因子越大，暴露性越小。

表4 遼寧省農(nóng)業(yè)旱災脆弱性指標的權(quán)重

注：表中，“+”代表該因子越大，脆弱性越大，“-”代表則該因子越大，脆弱性越小。

結(jié)合層次分析法對各指標進行判定和權(quán)重設定，從表2中可看出，區(qū)域年平均降水量變差系數(shù)差異性較大，則區(qū)域發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱災害的危險性程度越高，而對于平均畝水資源量而言，當水資源量越少時，農(nóng)業(yè)發(fā)生干旱災害的危險程度增高。表3為區(qū)域農(nóng)業(yè)干旱的暴露性分析結(jié)果，從表中可看出，區(qū)域耕地面積比例越大，農(nóng)業(yè)旱災的暴露性程度越高。對于區(qū)域農(nóng)業(yè)旱災脆弱性分析結(jié)果，各評估指標覆蓋程度越高，干旱災害的脆弱性越大，表明區(qū)域抗旱能力越弱。

3.3 評估結(jié)果

結(jié)合干旱綜合風險評估模型，對遼寧省農(nóng)業(yè)旱災的風險性、脆弱性、暴露性進行評價，在上述三個風險要素評價的基礎(chǔ)上，對遼寧省干旱綜合風險進行評價，結(jié)果如圖2所示。

圖2 遼寧省干旱風險評估結(jié)果

從干旱災害危險性評估結(jié)果可看出遼寧省西部危險性等級最高，危險指數(shù)達到0.92，其次是遼西北，遼東的危險等級最低。整體趨勢從東向西，危險等級逐步增高。遼中地區(qū)旱災暴露性最大，在0.67～1.0之間，遼北地區(qū)次之，暴露性指數(shù)在0.38～0.67之間，而遼東的暴露性較小。在旱災脆弱性方面，遼東及遼中地區(qū)最高，遼西地區(qū)較低，這與當?shù)厮l(fā)生旱情的頻率及抗旱能力關(guān)系密切。遼西地區(qū)抗旱投入較大，其相應的抗旱能力較強，因此其脆弱性較低。從干旱災害綜合風險評價結(jié)果可看出，遼寧中北部地區(qū)綜合干旱風險指數(shù)最高，在0.89～1.0之間，其中鐵嶺地區(qū)風險指數(shù)最高，其次為遼西地區(qū)，綜合風險指數(shù)在0.72～0.89之間，其中阜新地區(qū)風險指數(shù)最高。遼寧東南部綜合干旱風險指數(shù)最低，大都在0.22～0.55之間，其中大連地區(qū)風險指數(shù)最高。

3.4 干旱風險成因分析

在上述危險性、暴露性、脆弱性及風險的定量計算和定性劃分基礎(chǔ)上，分析各區(qū)縣農(nóng)業(yè)風險類型。分析結(jié)果如圖3所示。

圖3 遼寧省農(nóng)業(yè)旱災風險類型

將風險類型分成低風險、資源型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)型、管理型、資源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)疊加型、資源和管理疊加型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和管理疊加型、資源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和管理三者疊加型。當風險值為低時，類型為低風險。首先剔除低風險的地區(qū)，然后進行其他類型的確定。從分析結(jié)果可看出，遼西地區(qū)屬于資源型缺水，還有部分地區(qū)同時存在管理型缺水。遼北和遼中大部分地區(qū)屬于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)型，加之少數(shù)管理型缺水。遼東地區(qū)屬于低風險地區(qū)。

4 結(jié)語

遼寧省水資源總量有限，尤其是西北部屬于貧水區(qū)，且干旱風險指數(shù)較高，要抵抗旱災威脅，必須加大節(jié)水力度，提高綜合用水效率，需要因地制宜推廣果樹微噴灌、大田低壓管道灌溉以及棚室滴灌等工程節(jié)水技術(shù)；

遼北和遼中多數(shù)區(qū)域均屬于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)型缺水，應采取的措施是做好農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，改變粗放型耕作方式，推廣抗旱耕作技術(shù)。