江淮丘陵区农业旱灾规律分析

石 城，蒋尚明，金菊良，3，刘兰芳，郦建强

（1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2.安徽省水利部淮委水利科学研究院 安徽省水利水资源重点实验室，安徽 蚌埠 233000；3.合肥工业大学 水资源与环境系统工程研究所，安徽 合肥230009；4.衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳421008；5.水利部水利水电规划设计总院，北京 100011）

0 引 言

旱灾是世界上影响面最广、造成农业损失最大的自然灾害类型［1］，世界近一半的国家干旱状况严重［2］。中国旱灾频繁、范围广、持续时间长，是造成农业经济损失最严重的气象灾害［3］。据统计，中国每年旱灾损失占各种自然灾害的15%以上［4］，所以农业旱灾规律研究非常重要，国内外也在积极研究并积 累了较 多的成 果［5－14］。如 李 彬 等［5］从 受 灾 面 积和成灾面积、受灾率和成灾率、干旱灾害强度指数和灾害异常指数等方面，系统分析了安徽省农业旱灾规律，并阐明其对粮食安全的影响。梁红梅等［15］通过对农业旱灾规律的研究，推求广东省旱灾的时间分布规律和重灾年份的预测。罗艳丽等［16］基于历史资料，分析云南省的干旱演变趋势等等。江淮丘陵区界于长江与淮河之间，该区人均、亩均地表水资源量低，由于水资源供给不足，导致江淮丘陵区旱灾频繁，作物受旱减产损失严重。研究该地区旱灾变化规律有利于对旱灾发生进行预测，可对抗旱工作的开展进行指导，减少灾害损失。本文通过受旱面积、成灾面积和播种面积等历史资料数据，浅析江淮丘陵地区农业旱灾变化规律。

1 数据来源和分析方法

江淮丘陵地区农业干旱的受旱面积、成灾面积和播种面积等数据主要来自安徽省·水利部淮委水利科学研究院和安徽省统计年鉴，获取数据后进行统计分析。本研究中依据统计的江淮丘陵区新中国成立后有关干旱的受旱面积和成灾面积、受旱率和成灾率与旱灾异常指数等长序列数据，阐述干旱灾害的动态变化特征［5］，揭示旱灾变化规律，为该区抗旱工作的开展提供依据。

2 旱灾变化规律分析

2.1 干旱等级确定

划分江淮丘陵区历年旱灾的旱情等级，进而分析旱情的变化规律，本文中依据国家防总提出的区域干旱评估标准，见表1。

表1 区域综合旱情等级划分表

结合江淮丘陵区的具体实情，取受旱率7%～20%为轻旱，20%～45%为中等干旱，45%～60%为严重干旱，65%以上为特大干旱。据此分析可知，江淮丘陵区1949—2010年间轻旱年份共有13年，占20.97%；中等干旱年份共有18年，占29.03%；严重和特大干旱年份共有12年，占19.4%。这表明江淮丘陵区干旱的频次高，特别是危害极大的严重和特大干旱频发。

2.2 受旱面积和成灾面积

对江淮丘陵区长系列的受旱面积和旱灾成灾面积的特性进行简要分析，可了解该区旱灾发生的年际绝对情况（即只考虑单因素，受旱面积或成灾面积越大，旱灾越严重，干旱程度越高）。

（1）周期性。统计江淮丘陵区1949—2010年的受旱面积和成灾面积，如图1所示：

图1 干旱受旱、成灾面积年际变化

由图1可知，该区受旱面积与旱灾成灾面积年际分布呈灾情轻重交替出现情况，具有明显的周期性波动特点，波动周期大致为5～10年，其中1958—1967年、1976—1981年及1992—2001年为三个旱灾多发期和严重期。

与年际变化相似，旱灾的年代变化也具有明显的波动性，各年代旱灾受灾及成灾面积如表2及图2所示：

表2 江淮丘陵区各年代年均受旱及成灾面积

由表2及图2分析可知，江淮丘陵区旱灾特征在年代变化上可划分为三个变化阶段，即旱灾上升期、旱灾下降期及旱灾奇异期。第1个上升期是20世纪50年代至20世纪60年代，年均受灾面积由29.8万hm2增至45.2万hm2，增长率为51.46%，年均成灾面积则由23.4万hm2增至27.1万hm2，增长率为15.72%；第2个上升期为20世纪80年代至90年代，年均受旱面积由20.9万hm2增至58.8万hm2，增长率高达181.56%，年均成灾面积也相应由8.5万hm2上升到32.7万hm2，增长率高达284.17%；旱灾下降期为20世纪60年代至80年代，年均受灾面积由45.2万hm2下降至20.9万hm2，下降率为53.82%，年均成灾面积则由27.1万hm2降至8.5万hm2，下降率为69.03%；而灾害奇异期为20世纪90年代至21世纪初，年均受旱面积由58.8万hm2降至51.5万hm2，下降率为12.29%，但成灾面积却由32.7万hm2增至37.1万hm2，增长率为13.63%，这主要由于江淮丘陵区在20世纪初，发生了新中国成立后最为严重的干旱，而且是罕见的两年连次极旱，成灾率被整体抬高。

（2）同步性。从20世纪80年代至21世纪初，受旱率及旱灾成灾率均呈明显增加的趋势。这表明从20世纪80年代起，江淮丘陵区的干旱灾害有逐渐加重的趋势，且可以看出受旱面积与成灾面积具有明显的同步性，即受旱面积大的年份，成灾面积也大。对1949—2010年的62年间干旱面积与成灾面积进行统计分析，二者相关系数r＝0.9447（n＝62），在α＝0.01时显著相关。这表明：江淮丘陵区农业生产面临干旱威胁比较大，一旦受旱将会有很大可能性成灾，农业生产抗旱能力较弱。

图2 江淮丘陵区各年代年均受旱及成灾面积图

2.3 受旱率和成灾率

受旱率是指当年农作物受旱面积与当年农作物播种面积的比值，它反映旱灾的影响范围；成灾率是指当年农作物成灾面积与当年农作物播种面积的比值，它反映旱灾的致灾程度。通过对江淮丘陵区历年受旱率和旱灾成灾率的统计分析，可得该区旱灾发生的相对情况。

（1）周期性。由图1可得江淮丘陵区1949—2010年的受旱面积和成灾面积，进而求取受旱率及成灾率，如图3所示。

为揭示江淮丘陵区受旱率与旱灾成灾率在年代间的变化，统计计算各年代干旱受旱率和成灾率，具体如表3及图4所示。

表3 受旱率、成灾率年代变化

由表3及图4可知，江淮丘陵区各年代受旱率和旱灾成灾率均具有明显的波动变化特征，波峰出现在20世纪60年代及20世纪90年代，波谷出现在20世纪80年代。此外，各年代受旱率和旱灾成灾率有较为明显的波动上升趋势，特别是20世纪80年代以后，受旱率和成灾率整体上升趋势明显。

（2）同步性。运用统计分析软件对江淮丘陵区历年受旱率及成灾率序列进行统计分析，受旱率与旱灾成灾率相关系数r＝0.939 5（n＝62），在α＝0.01时显著相关。这表明江淮丘陵区受旱率及旱灾成灾率随时间变化趋势基本一致，均有显著的周期性波动特征，即存在变化的同步性，其波动周期大致为5～10年。

2.4 旱灾异常指数

由于每年的农作物播种面积、受旱面积及成灾面积均不相同，旱灾损失和危害程度也有差别。因此仅用受旱面积，成灾面积等一些绝对的值来研究灾害事件变化规律或是进行预测，都不能全面地反映灾害的严重程度［15］，在此基础上，需引用旱灾异常指数。

旱灾异常指数是指受旱率或旱灾成灾率偏离平均状态的参量，它反映灾害严重程度和等级［5］。受旱率或成灾率异常指数可通过如下公式计算：

式中：ξi为第i年旱灾受旱率或旱灾成灾率异常指数；Mi为第i年受旱率或旱灾成灾率；M为多年平均受旱率或旱灾成灾率；δ为受旱率或旱灾成灾率标准差。

江淮丘陵区受旱率异常指数和旱灾成灾率异常指数基本呈“负—正”交替出现的周期性波动变化趋势，其“正—负”变化周期大致为5～10年。具体情况如图5所示。

图5 受旱率、成灾率异常指数年际变化

取受旱率异常指数－0.7＜ξ＜0时为轻度干旱，0≤ξ＜0.7时为中度干旱，0.7≤ξ＜1.5时为严重干旱，ξ＞1.5时为特大干旱。62年间特大干旱年份8年，严重干旱年份3年，二者共计11年；中度干旱年份14年，轻度干旱年份为15年。各干旱等级所占比例分别为：轻度干旱24.2%、中度干旱22.6%、严重和特大干旱共计17.7%。因此，江淮丘陵区干旱具有重灾年份多、重灾发生几率大，旱灾危害严重的基本特征文献［5］所得结论相一致。

综上可知，用旱灾异常指数分析的结果与用受旱率、成灾率分析得出的结果基本相同。表明旱灾异常指数也可作为干旱灾害程度的一种判断指标，应用于旱灾变化规律分析中。

近年来，随着水利建设和抗旱科技进步，江淮丘陵区干旱灾害得到一定程度扼制，但由于受特定的气候与自然地理条件以及人类活动的影响，在分水岭脊地区还有相当部分耕地缺乏灌溉条件，而在水利设施覆盖区内，由于灌区灌溉工程老化以及配套工程不足，抗御旱灾的能力比较低。江淮丘陵区总体上旱灾呈加剧的趋势，区域旱灾范围扩大，旱灾程度加大，旱灾损失增加。

3 结 论

（1）江淮丘陵地区在整个安徽省属于较易干旱地区，过去62年中有超过40年的干旱，即每4年至少有3次干旱。

（2）根据受旱面积和成灾面积、受旱率和成灾率、旱灾异常指数等，可以很好地揭示江淮丘陵地区的农业旱灾规律，该区具有明显的波动性，波动周期大约5～10a。

（3）干旱灾害情况呈现轻重交替的分布，一旦受旱极有可能成灾，受旱与成灾具有明显的同步性。

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