渭南市设施农业大风灾害风险区划研究

2016-04-07张永红葛徽衍韩蓓蓓

陕西气象 2016年1期

关键词：设施农业渭南市

张永红，葛徽衍，韩蓓蓓，刘　红

(1.渭南市气象局，陕西渭南　714000；2.蒲城县气象局，陕西蒲城　715500)

渭南市设施农业大风灾害风险区划研究

张永红，葛徽衍1，韩蓓蓓1，刘红2

(1.渭南市气象局，陕西渭南714000；2.蒲城县气象局，陕西蒲城715500)

摘要：为了减少大风对设施农业的危害，采用渭南市11个气象站1961—2012年的大风资料，同期基础地理信息资料、社会经济数据、灾情资料，在GIS平台上，从孕灾环境敏感性、危险性、承载体易损性三个方面，针对影响设施农业生产的10 m/s以上大风进行大风灾害的风险性区划，为设施农业大风灾害防御提供科学依据。结果表明：渭南市极大风速的风险分布自西向东减小，高风险区位于临渭、大荔、蒲城、富平和白水。最大风速日数高风险区在华阴和潼关，中等风险区在临渭区、蒲城、大荔。从大风灾害风险单一因子来看，渭南市华阴和潼关不宜大面积发展设施农业，特别是中小拱棚要限制发展。北部韩城、澄城、合阳大风灾害危险的风险相对较小，可适当扩大面积。

关键词：渭南市；设施农业；大风灾害；风险区划

大风是影响设施农业生产的重要气象因素之一，往往一场大风，就可能造成设施大棚棚毁菜亡。2013年3月9—11日的大风天气，致使渭南市6县78个乡镇受灾。大荔县6个乡镇瞬间风力达到8级，造成上千座温室大棚和4 500多顶设施农业大棚棚膜撕扯、主体坍塌，损毁严重；华县6个乡镇726.7 hm2农作物不同程度受灾。由于此时正值冬枣、油桃、葡萄、哈密瓜和礼品瓜果等幼苗生长的关键时期，突发的大风灾害，对大荔、华县两个县的经济作物后期生长造成重创，全市直接经济损失达5 930万元。

近年来，我国学者在大风气象灾害风险评估与区划方面进行了深入的研究。李兰[1]等构建湖北省大风灾害危险性评价模型，给出大风灾害风险度分布图。张丽娟等[2]结合GIS技术对大风发生风险进行了评估；王胜[3]借助GIS进行安徽省台风灾害风险区划。黄川容[4]从风险概率的角度，对温室大棚的风灾进行风险评估和区划。陈鑫，缪霄龙[5-6]分别对杭州大风灾害和雷雨大风灾害风险区划进行研究。张永红等[7-12]针对关中东部设施农业气候特点及苹果冻害进行了研究。由于设施农业大部分是在冬半年生产，因此，针对陕西省渭南市设施农业生产期间(当年11月—次年4月)，针对不同等级大风对设施农业的影响，基于ARCGIS平台，从灾害危险性、敏感性、易损性3个方面综合进行风险区划，为设施农业大风灾害防御提供科学依据。

1资料及来源

采用渭南市11个气象站1961—2012年的逐日大风统计资料，资料来源于陕西省气象档案馆；基础地理信息资料采用陕西省1∶25万地理信息数据，数字地面高程(DEM)的重采样数据(500 m×500 m)；社会经济数据来自渭南市统计局；灾情资料来源于渭南市民政局。

2研究方法

2.1设施农业大风灾害评价等级

对于设施农业来说，日光温室和大中小棚的抗风能力不同，据南京信息工程大学杨再强教授对设施农业抗风能力与灾害等级研究[13]，设施大棚风速在10.4～13.9 m/s，日光温室11.3～15.0 m/s时，属于II级中度灾害；设施大棚风速在13.9～17.4 m/s，日光温室15.0～18.8 m/s，属于III级重度灾害；设施大棚风速>17.4 m/s，日光温室>18.8 m/s，属于IV级极重灾害。黄川容等[14]对北京日光温室风灾风险分析，认为当风力达 3 级( 3.4 m/s) 以上时，就有可能对温室大棚造成灾害。根据对渭南设施农业棚膜抗风能力调查，日光温室建造时按照抗7级以上风力标准建设，中小拱棚抗风能力较差，抗风能力一般都在5级左右(8.0～10.7 m/s)，风力大于6级以上时，就可能对中小拱棚造成影响，特别是在气温起伏比较大，冷空气活动频繁的3—4月，棚膜风口张开时，风的张力加大，对温室和中小拱棚影响都很大。因此本文对影响设施农业生产的10 m/s以上大风进行区划研究。

2.2模型构建

设施农业生长季(当年11月—次年4月)大风灾害风险是多个因子综合作用的结果。由于大风对设施农业的影响，主要是对设施大棚棚膜和支撑结构的影响。风形成的主要原因是受地形和气象等因素影响，而这些因子的作用均能在大风发生的频率即致灾危险性因子中体现。其表达式为[14]

F(D)=F(H)F(V) ，

(1)

式中，F(D )为设施农业生长季大风灾害风险指数；F(H)为大风灾害危险性指数，主要是由不同等级大风的频率决定的；F(V)为承灾体易损性指数，指可能受到大风影响的设施大棚的损失程度。

F(H) 危险性指数：包括极大风速日数及4个不同等级大风日数出现的频率。大风日数越多，对设施农业生产影响越严重。

F(V)承灾体易损性指数：包括渭南设施农业种植面积，设施作物种植的面积越大，大风对其影响越大。

2.3区划方法

利用GIS技术,在风险指标空间化和归一化处理后[5-8],将各指标因子评价栅格图运用加权平均进行叠加，得到设施农业生长季大风灾害风险评价栅格图, 在GIS中分别采用自然断点法，分为低风险区、中等风险区和高风险区三个区域。

3设施农业生长季大风灾害风险区划

3.1大风灾害危险性指数

大风灾害危险性指数，包括极大风速和4个不同等级大风日数出现频率,即极大风速日数，日最大风速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日数出现的频率。由图1可以看出，渭南市极大风速高危险区在白水和大荔，南部为极大风速的低风险区(图1)。由图2可以看出，最大风速≥10.0 m/s日数高危险区在华阴和潼关，北部韩城、澄城、合阳为低风险区。最大风速≥12.0 m/s日数、≥15.0 m/s日数、≥17.0 m/s日数的高危险区分布比较一致，均在华阴和潼关，而临渭区、蒲城、大荔属于中等风险区，仅在范围大小上有微小差异。

图1　渭南市设施农业生长季极大风速灾害危险性区划

3.2大风灾害承灾体易损性指数

大风灾害承灾体易损性主要由种植的设施作物的面积来决定。渭南市设施大风灾害的承灾体易损性分布由西南到东北递减。临渭区、富平、蒲城为高易损区，白水、大荔、华县为中等易损区，澄城、合阳、潼关、韩城为低易损区(图3)。

图2　渭南市设施农业生长季日最大风速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日数危险性区划

图3　渭南市设施农业生长季大风灾害承灾体易损性分布

3.3设施农业生长季大风灾害风险区划

将大风危险性指数与承灾体易损性指数，以0.6、0.4赋值进行加权平均，得到设施农业大风灾害风险区划(图4、图5)。可以看出极大风速的风险区域分布自西向东减小，高风险区位于临渭区、大荔、蒲城、富平和白水。华阴、潼关、合阳、韩城为极大风速的低风险区。

日最大风速≥10.0 m/s日数高风险区在华阴、潼关、临渭区和蒲城；日最大风速≥12.0 m/s日数、≥15.0 m/s日数、≥17.0 m/s日数的风险分布状况趋势比较一致，高风险区在华阴和潼关，中等风险区在临渭区、蒲城、大荔。

图4　渭南市设施农业生长季极大风速灾害风险区划

4结论和讨论

(1)渭南市极大风速的风险分布自西向东减小，高风险区位于临渭区、大荔、蒲城、富平和白水。华阴、潼关、合阳、韩城为极大风速的低风险区。渭南市日最大风速≥10.0 m/s日数高风险区在华阴、潼关、临渭区和蒲城；日最大风速≥12.0 m/s日数、≥15.0 m/s日数、≥7.0 m/s日数的风险分布状况趋势比较一致，高风险区在华阴和潼关，中等风险区在临渭区、蒲城、大荔。

图5　渭南市设施农业生长季日最大风速≥10.0 m/s、≥12.0 m/s、≥15.0 m/s、≥17.0 m/s日数风险区划

(2)从大风灾害风险单一因子来看，渭南市华阴和潼关不宜大面积发展设施大棚，特别是中小拱棚要限制发展。北部韩城、澄城、合阳大风灾害危险的风险相对较小，可以适当扩大面积。从目前渭南设施农业种植分布来看，对于大风灾害而言，临渭区、富平、蒲城、大荔、澄城、合阳种植设施大棚的风险在中等范围之内。但要防范大风对中小拱棚的毁灭性危害。

参考文献：

[1]李兰,周月华,陈波.湖北省大风灾害及其风险度[J].气象科技,2009,37(2)：205-209.

[2]张丽娟,陈红,高玉宏,等.黑龙江省大风分布特征及风险区划研究[J].地理科学进展,2011,30 (7)：899-905.

[3]王胜,田红,谢五三.基于GIS技术的台风灾害风险区划研究[J].中国农业大学学报,2012,17 (1) ：161-166.

[4]黄川容,杨再强,刘洪,等.北京日光温室风灾风险分析及区划[J].自然灾害学报,2012,(3)：43-49.

[5]陈鑫.杭州大风灾害风险区划[D].南京：南京信息工程大学,2012：29-32.

[6]缪霄龙,缪启龙,宋健,等.杭州地区雷雨大风灾害风险区划[J].气象与减灾研究,2012,35(3)：45-50.

[7]张永红,葛徽衍,郭建茂.苹果花期低温冻害风险区划与评估[J].陕西农业科学,2013，59(4)：61-63.

[8]张永红,李星敏,葛徽衍,等.基于GIS的棉花气候适宜性区划[J].陕西气象,2013(5)：29-32.

[9]张永红,葛徽衍,李秀琳,等.关中东部设施农业气候资源分布及变化特征[J].中国农业气象, 2009, 30(2)：153-157.

[10]葛徽衍,张永红,李岗涛,等.渭南地区设施农业日照时数预报服务系统[J].中国农业气象,2009, 30(2)：239-242.

[11]张永红,葛徽衍.设施农业大棚冻害调查及防御策略[J].陕西农业科学,2010,56(5)：137-138.