2011年荆州市干旱特征分析

卢碧林,朱建强,何开平,付克金,苏荣瑞

摘要：２０１１年冬春季节长江流域降水偏少，发生区域性特大干旱，对农业生产和生态环境造成较大影响。调查了长江中游的荆州市内水文和农业受灾情况，采用综合气象干旱指数、降水量距平百分率和土壤墒情指标对旱灾进行了评价分析，探讨了荆州市２０１１年干旱的基本特征。结果表明，至２０１１年５月２０日，荆州市除荆州区和沙市区为重度气象干旱外，其余县市均为特大气象干旱，同时叠加中度水文干旱和农业干旱，干旱对农业生产特别是水稻生产造成了较大损失。结合本区域旱灾发生的特征，提出了完善水利防控设施、提高农业节水潜力和推广新型节水技术等干旱防控措施。

关键词：荆州市；干旱；特征；2011年

中图分类号：Ｓ４２３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）05－0899-04

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｒｏｕｇｈｔ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ｉｎ ２０１１

ＬＵ Ｂｉ－ｌｉｎ１ａ，１ｂ，ＺＨＵ Ｊｉａｎ－ｑｉａｎｇ１ｃ，ＨＥ Ｋａｉ－ｐｉｎｇ１ｄ，ＦＵ Ｋｅ－ｊｉｎ２，ＳＵ Rｏｎｇ-rｕｉ３

（１ａ． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗｅｔｌａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Mｉｄｄｌｅ Ｒｅａｃｈｅｓ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ； １ｂ． Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Dｅｐａｒｔｍｅｎｔ； １ｃ． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ；１ｄ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２3， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｓｕｒｖｅｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

３． Ａｇｒｏ－ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２５， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖａｌｌｅｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｉｎｔｅｒ ｏｆ ２０１０ ｔｏ ｓｐｒｉｎｇ ｏｆ ２０１１ ａｎｄ ｃａｕｓｅｄ ｈｕｇｅ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ａｇｏ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｊｉｎｚｈｏｕ ｃｉｔｙ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｇｏ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ； ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｈｅａｖｙ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ａｎｄ Ｓｈａｓｈｉ dｉｓｔｒｉｃｔ ａｎｄ ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ｏｆ Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｍｅｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｔｉｌｌ Ｍａｙ ２０， ２０１１， ｗｈｉｃｈ ｌｅｄ ｔｏ ｌａｒｇｅ ｌｏｓｓ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｒｉｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ， ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ－ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ， ｅｎｌａｒｇｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓａｖｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｎｅｗ ｗａｔｅｒ ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ； ｄｒｏｕｇｈｔ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ； the year of 2011

旱灾是我国主要的自然灾害之一［１］，根据统计资料，在影响种植业的各种气象灾害中，旱灾遍及的范围广，持续的时间长，对农业生产影响最为严重，我国农田受旱灾面积占总受灾面积的６０％，平均每年受旱面积２．１５×１０７ ｈｍ2左右，损失粮食１００亿～１５０亿ｋｇ［２］。长江流域是旱灾发生严重的地区之一［３］，以湖北为例，每年因旱涝灾害造成的直接损失少则几十亿元，多则达数百亿元（如１９９８年超过５００亿元）［４］。近几十年尤其是近３０年来，该区域灾害发生频率加快、灾情趋重［５－８］，旱灾已成为制约经济可持续发展的重要因素之一。

２０１１年１～５月，长江流域降水偏少，发生区域性特大干旱，对农业生产和生态环境造成较大影响。本研究以长江中游的荆州市为例，调查了区域内水文和农业受灾情况，探讨了荆州市２０１１年干旱的基本特征，并结合区域特点，从抗旱防御的角度提出了应对措施，以期为本区域的水资源科学利用和防灾减灾提供科学依据。

１资料与方法

１．１资料来源

降水资料来自荆州市气象局农业试验站气象观测数据，荆州市干旱受灾面积、成灾面积以及农作物种植面积等数据来自荆州市农业局调查结果，荆州市地表水水文资料和土壤墒情资料来自荆州市水文水资源勘测局观测站观测数据，地下水水位资料来自荆州市水文水资源勘测局和长江大学试验基地监测结果。

１．２干旱评价方法

按ＧＢ／Ｔ ２０４８１－２００６ 气象干旱等级，分别采用综合气象干旱指数（ＣＩ）、降水量距平百分率（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｎｏｍａｌｉｅｓ，Ｐａ）和土壤相对湿度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ，Ｒ）划分干旱等级［９］。

１．２．１综合气象干旱指数法计算公式为：

ＣＩ＝ａＺ３０＋ｂＺ９０＋ｃＭ３０（１）

式中，Ｚ３０、Ｚ９０分别为近３０ ｄ和近９０ ｄ标准化降水指数ＳＰＩ；Ｍ３０为近３０ ｄ相对湿度指数；ａ为近３０ ｄ标准化降水系数；ｂ为近９０ ｄ标准化降水系数；ｃ为近３０ ｄ相对湿润系数。旱情等级划分方法见表１。

１．２．２降水量距平百分率法计算公式为：

Ｐａ＝×１００％（２）

式中，Ｐａ为降水量距平百分率（％）；Ｐ为计算时段内降水量（ｍｍ）；P为多年同期平均降水量（ｍｍ），采用近３０年的平均值。旱情等级划分方法见表２。

１．２．３ 土壤相对湿度法计算公式为：

Ｒ＝×１００％（３）

式中，Ｒ为土壤相对湿度（％）；ｗ为土壤平均重量含水量（％）；Ｆｃ为土壤田间持水量（％）。旱情等级按表３划分。

２结果与分析

２．１２０１１年１～５月荆州市水文特征

荆州市灌溉水源主要为长江及其支流、境内水库、湖泊和堰塘蓄水等。由于２０１０冬季至２０１１春季长期少雨，湖库塘堰蓄水不足，水面积较常年同期缩小严重。尽管５月９～１０日、５月２１～２２日和５月３１日３次降水过程对旱情有一定缓解作用，但由于降水时间短、降水量偏少，湖库塘堰蓄水增加有限，同时长期抗旱用水，湖库塘堰出现干枯。

境内大型水库、湖泊水位明显低于2010年同期，并呈现持续下降趋势。根据荆州市水文水资源勘测局监测结果，截至２０１１年５月１４日，洈水水库水位８５．２１ ｍ，蓄水量１．８７亿ｍ３，比２０１０年（８８．４４ ｍ）同期少蓄水７ ３９０万ｍ３，比２０１１年５月１日（８６．１３ ｍ）少蓄水１ １７０万ｍ３；太湖港水库水位３７．１３ ｍ，比２０１０年（３７．７１ ｍ）同期少蓄水４００万ｍ３，比２０１１年５月１日（３７．３０ ｍ）少蓄水８０万ｍ３；洪湖、长湖水位分别为２３．３２、２９．７６ ｍ，比２０１０年同期分别低１．０６、０．７９ ｍ。其中洪湖水位已接近历史最低水位（２０００年５月２４日８时，２３．２８ ｍ），长湖离历史最低水位（２０００年５月２４日８时，２８．９５ ｍ）只差０．８１ ｍ（图１）。

地下水位持续下降。根据沙市区习家口站、江陵县赤湖站、公安县闸口站、洪湖市新堤站以及长江大学岑河试验基地等的地下水监测数据分析显示，２０１１年荆州市地下水位持续下降，３～４月地下水位较多年平均地下水位偏低０．４～１．３ ｍ，其中闸口站１～４月地下水位偏低０．７７ ｍ。长江大学设在沿江平地岑河观测站的检测结果如图２。

２．２２０１１年５月荆州市干旱特征及评价

荆州市降水量观测结果表明，荆州市各县市区２０１１年１～５月降水量普遍偏少，各县市（区）雨量均为有记录以来同期最少，和多年同期平均降水量相比，降水量减少在５０％左右（表４）。４月中旬至５月中旬，干旱程度进一步加重，其中５月降水较历史同期偏少４０%～６０％。按照降水量距平百分率法划分，荆州市各县市（区）旱情等级都接近或达到了中旱级别。

荆州市土壤墒情检测结果表明，土壤水分普遍较常年低。其中，公安县闸口土壤墒情监测站的检测结果表明，土壤含水量自２０１１年２月２６日起开始低于常年（图３），最小含水量比往年同期偏少３０％。以５月１４日８时监测结果为例，纵向平均土壤含水量为２３．９％，其中２０ ｃｍ深度土壤含水量约为１６％，土壤相对湿度为４０％左右，旱情等级达到严重干旱级别临界值。洪湖市新堤土壤墒情监测站监测结果表明，从２０１１年１月３０日到４月上旬，土壤含水率一直低于多年同期的平均值（图４），５月１４日８时的监测结果显示，１０、２０、４０ ｃｍ深度土壤纵向平均含水量均下降至１９．８％左右，土壤相对湿度为４５％左右。按照土壤相对湿度法评价，旱情等级达到中度干旱级别。

按照综合气象干旱指数法，５月２０日干旱等级除荆州区和沙市区为重旱外，其余县市均为特大气象干旱（图５）。

２．３旱灾对农业生产的影响

每年４～５月是荆州市早稻栽插、中稻育秧，棉花、玉米育苗及移栽的关键季节，旱情已经导致部分地区农业生产受阻，主要表现在早稻无水移栽，中稻无水育秧。截至２０１１年６月１日，荆州市主要粮食作物受灾情况及经济损失见表５。就作物生产来看，干旱对水稻影响较大，农作物的受灾和成灾面积分别达２６．３５万ｈｍ２和１４．３３万ｈｍ２，作物受旱的直接经济损失估计达９４ ５４８万元。

３结论与讨论

１）２０１１年荆州市遭遇了特大气象干旱，并叠加中度水文干旱和农业干旱，对农业生产特别是水稻生产带来较大影响。由于受拉尼娜现象影响，自２０１０年底以来大气环流出现异常［１０］。西太平洋副热带高压整体偏弱，暖湿气流无法深入到长江中下游地区［１１］；与此同时，西北气流占据主导地位，冷空气南下频繁，也压制了暖湿气流北上，一直都难以形成持续性的降水。这也造成了２０１０年１１月以来长江中下游大部分地区的降雨偏少。荆州市位于江汉平原腹地，由此遭遇了严重旱情。

２）三峡蓄水对荆州市引用长江水造成了一定影响，长江流域荆江段水位偏低，使得本区域荆南四河断流，荆江两岸抽提引水困难，灌溉水源的减少加重了农业旱情发生。根据水文资料分析，长江干流荆江段水位比２０１０年同期偏低，在２０１１年５月１７日前，三峡入库流量维持在８ ０００ ｍ３／ｓ，下泄流量维持在７ ５２０ ｍ３／ｓ，沙市站水位３２．４７ ｍ，监利站水位２６．０４ ｍ，与２０１０年同期比较，沙市、监利站水位分别偏低２．２７、２．８５ ｍ。三峡水库蓄水前后沙市水文站４、５月份水位同期对比分析结果表明，２０１１年沙市站水位４月偏低０．３５ ｍ，５月偏低０．３８ ｍ。一般情况下，荆南四河新江口水位低于３４．８0 ｍ时河干，沙道观水位低于３４．５４ ｍ时河干，弥陀寺水位低于３１．８６ ｍ时河干，管家铺水位低于３０．２０ ｍ时河干，康家岗水位低于３２．２４ ｍ时河干。由于长江来水水量太小，导致荆南四河２０１１年４、５月基本断流无水。

３）重排轻灌的水利设施系统加剧了农业干旱的发生。长期以来，荆州市所处的江汉平原四湖地区由于地势低洼，灾害发生以洪涝和渍灾为主要灾害［１２－１４］，由于雨水总体上比较充沛，排水系统相对比较完善。对该区域的阶段性干旱主要依赖地表水进行农田补充灌溉，没有建立完善的灌溉系统。２０１１年春季以来，当地表水匮乏时，依赖地表水源的灌溉系统丧失了其应有的功能。针对荆州市的干旱特征特点和水环境的变化新特征，在保证该区域涝渍灾害防治的前提下，应结合荆州市的水系和干旱发生的特点，在干旱发生时，除采取应急的节水灌溉技术和推广新型节水技术外，还应适当借鉴北方灌区的有益经验，建立井渠结合、地表水与地下水联合运用的水资源系统，完善水利防控措施。

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