新疆干旱灾害风险区划特征研究

牛芳鹏，白云岗，王新涛，卢震林，曹 彪，刘 东，侯艳娜

(1.新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830049；2.新疆维吾尔自治区水利厅防汛抗旱服务中心，新疆 乌鲁木齐 830099)

干旱灾害在全球范围内是一项重大的自然灾害，对人类社会和环境造成了严重的破坏。新疆地处我国的西北边缘，总面积超过160万km2，是中国干旱灾害最为严重的地区之一。2019年初至4月，新疆地区受灾面积达到2089hm2，其中农作物受灾面积达到1733hm2；2020年新疆南疆地区遭受7个月连续干旱，受灾面积达到2.29×108hm2。新疆的经济建设和社会发展面临严峻的干旱灾害风险挑战。

近年来，灾害风险问题引起国内外学者的高度关注，许多学者对干旱灾害的风险评估与区划进行了广泛而深入的研究[1-2]，开展干旱灾害的风险指数[3-4]、风险区划[5-6]以及防治策略的制定[7-8]已经成为当前的研究热点。宋柏泱等运用趋势分析法评估巴基斯坦瓜达尔港地区的干旱灾害风险[9]；石界等借助于GIS空间分析功能，从孕灾环境、致灾因子与承灾体3个条件对定西市进行了干旱灾害风险区划[10]；李娜等基于改进的相对湿润度指数、地形坡度和社会经济数据等对山西干旱风险进行了定量化评价[11]。目前，针对新疆部分地区干旱灾害风险区划的成果主要集中在典型区域和棉花、春小麦等作物的干旱灾害研究方面[12-13]。吴秀兰等采用GIS技术并结合自然灾害风险四因子理论，分析了新疆天山山区干旱灾害风险[14]；潘冬梅等基于K指数分析评估了阿勒泰地区夏季干旱风险程度[15]；祁嘉郁采用层次分析法，对北疆春小麦从干旱灾害发生的不同影响程度进行了分析，建立干旱灾害风险评估模型与干旱风险区划评价[16]。对于新疆地区干旱灾害风险评估与分布特征方面的内容鲜有研究，本文依据《干旱灾害风险调查评估与区划编制技术要求(试行)》，并基于第一次全国自然灾害综合风险普查数据，对新疆自治区96个县干旱风险评估资料进行分析，确定风险区划目标。根据干旱灾害风险度计算，对农业、城镇、人饮进行干旱灾害风险区划，综合不同类型的干旱灾害风险等级进行干旱灾害综合风险区划。获取新疆不同地区的干旱灾害风险图，对于制定相应防治措施，提升生态安全和防灾能力，深化新疆区域的持续发展具有现实意义。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

主要基于第一次全国自然灾害综合风险普查的成果数据，结合《新疆水利统计资料汇编》《新疆水资源公报》以及新疆第三次水资源评价数据，包括供用水资料、城镇水源情况、抗旱工程和非抗旱工程能力数据、旱情和旱灾损失数据以及1990—2020年期间新疆水资源状况等数据。

1.2 指标计算

1.2.1因旱受灾率

基于1990—2020年期间的旱情旱灾统计数据，利用典型年法找出各县市不同频率下(5、10、20、50、100年一遇)的历史旱灾影响(农业因旱受灾率与因旱人饮困难率)[17]。计算公式如下：

(1)

式中，Id—农业因旱受灾率，%；Ad—因旱受灾面积，hm2；Ap—农作物播种面积，hm2。

(2)

式中，Pd—因旱人饮困难率，%；Nd—因旱饮水困难人口；Np—农村总人口。

1.2.2综合风险度

基于不同干旱灾害频率下农业因旱受灾率与因旱人饮困难率计算区域的干旱灾害风险度[18]。

(3)

式中，R—农业、人饮风险度；Pi—干旱频率(5、10、20、50、100年一遇时，分别对应0.25、0.1、0.05、0.03、0.01)；li—该计算单元对应Pi的影响(Id与Pd)。

1.3 评估方法

1.3.1干旱灾害风险区划

依据《干旱灾害风险调查评估与区划编制技术要求(试行)》，农业和人饮干旱灾害风险区划以农业和人饮风险度为指标，利用等分间距法将风险度分为高、中高、中、中低和低5个等级进行区分(见表1)。其中，ΔR=(Rmax-Rmin)/5，Rmax与Rmin分别代表该区域内的风险度最大值和最小值。城镇风险等级按照区县人口、经济等不同等级进行区划划分，划分标准见表2。

表1 干旱灾害风险区划标准

表2 城镇干旱灾害风险等级划分标准

1.3.2干旱灾害综合风险区划

从农业、人饮、城镇风险等级的角度综合考虑，按照最不利原则确定综合风险等级。即当其中一项风险等级为高时，综合风险等级判定为高；当没有高风险等级，但其中一项风险等级为中高时，综合风险等级判定为中高；当没有高风险和中高风险等级，但其中一项风险等级为中时，综合风险等级判定为中；当没有高风险、中高风险和中风险等级，但其中一项风险等级为中低时，综合风险等级判定为中低；当所有风险等级都为低时，综合风险等级判定为低[8]。

2 结果与分析

2.1 农业干旱灾害风险区划

如图1所示，新疆农业干旱灾害风险区划中，低风险区风险度集中在0～0.0165之间，涉及61个县级行政区，占全疆的63.54%，主要分布在乌鲁木齐市、克拉玛依市、哈密市、昌吉回族自治州、巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、焉耆县、和静县、博湖县、和硕县、喀什地区疏勒县、英吉沙县、泽普县、叶城县、麦盖提县、伊犁哈萨克自治州伊宁县、奎屯市、霍尔果斯市、新源县等区域；中低风险区风险度集中在0.0201～0.0351，涉及18个县级行政区，占全疆的18.75%，主要分布在吐鲁番市高昌区、博尔塔拉蒙古自治州博乐市、温泉县、阿克苏地区阿克苏市、库车市、乌什县、喀什地区喀什市、疏附县、巴楚县等区域；中风险区风险度集中在0.0374～0.0508，涉及11个县级行政区，占全疆的11.46%，主要分布在吐鲁番市鄯善县、阿克苏地区沙雅县、新和县、柯坪县、克孜勒苏柯尔克自治州阿图什市、喀什地区岳普湖县、伽师县、策勒县等区域；中高风险区风险度集中在0.0590～0.0654，涉及2个县级行政区，占全疆的2.08%，分布在阿克苏地区温宿县、阿瓦提县；高风险区风险度集中在0.0780～0.0905，涉及4个县级行政区，占全疆的4.07%，巴音郭楞蒙古自治州若羌县、克孜勒苏柯尔克自治州阿克陶县、乌恰县、喀什地区莎车县。

2.2 因旱人饮困难风险区划

如图2所示，新疆因旱人饮困难风险区划中，低风险区风险度集中在0～0.0072之间，涉及45个县级行政区，占全疆的46.88%，主要分布在乌鲁木齐市、克拉玛依市、吐鲁番市托克逊县、哈密市伊吾县、巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、焉耆县、和静县、博湖县、伊犁哈萨克自治州伊宁县、奎屯市、霍尔果斯市、巩留县、昭苏县、阿勒泰地区阿勒泰市、福海县、青河县等区域；中低风险区风险度集中在0.0088～0.0151，涉及27个县级行政区，占全疆的28.13%，主要分布在昌吉回族自治州昌吉市、奇台县、吉木萨尔县、木垒哈萨克自治县、巴音郭楞募股自治州轮台县、尉犁县、且末县、和硕县、阿克苏地区阿克苏市、新和县、乌什县、喀什地区英吉沙县、岳普湖县、巴楚县、塔什库尔干塔吉克自治县等区域；中风险区风险度集中在0.0164～0.0244，涉及15个县级行政区，占全疆的15.63%，主要分布在吐鲁番市高昌区、昌吉回族自治州阜康市、呼图壁县、阿克苏地区库车市、温宿县、沙雅县、喀什地区喀什市、疏附县、莎车县、和田地区墨玉县、策勒县等区域；中高风险区风险度集中在0.0246～0.0293，涉及7个县级行政区，占全疆的7.29%，分布在阿克苏地区阿瓦提县、喀什地区叶城县、麦盖提县、伽师县、伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县、塔城地区额敏县、阿勒泰地区吉木乃县；高风险区风险度集中在0.0332～0.0409，涉及2个县级行政区，占全疆的2.08%，巴音郭楞蒙古自治州若羌县、和田地区皮山县。

图2 因旱人饮困难风险区划

2.3 城镇干旱灾害风险区划

将新疆所有县区按照地级市(含直辖市)主城区、其他建制市、一般县(旗)进行分类，综合考虑独立水源的数量、现状供水格局、稳定性等情况，划分城镇干旱灾害风险等级。如图3所示，新疆城镇干旱灾害高风险区只有1个，占比1.04%，分布在伊犁哈萨克自治州奎屯市；中高风险区5个，占比5.21%，分别为乌鲁木齐市水磨沟区、巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、阿克苏地区阿克苏市、塔城地区塔城市、阿勒泰地区阿勒泰市；中风险区5个，占比5.21%，分别为乌鲁木齐市天山区、昌吉回族自治州昌吉市、伊犁哈萨克自治州伊宁市、伊宁县、塔城地区裕民县；中低风险区29个，占比30.21%，分别为乌鲁木齐市沙依巴克区、米东区、哈密市伊州区、巴里坤哈萨克自治县、昌吉回族自治州阜康市、巴音郭楞蒙古自治州轮台县、尉犁县、和硕县、阿克苏地区库车市、温宿县、喀什地区疏附县、叶城县、伊犁哈萨克自治州霍尔果斯市、新源县、阿勒泰地区富蕴县、青河县等；其余56个区县均为低风险区，占比58.33%，主要分布在乌鲁木齐市新市区、达坂城区、乌鲁木齐县、克拉玛依市、吐鲁番市、哈密市伊吾县、昌吉回族自治州呼图壁县、玛拉斯县、阿克苏地区沙雅县、乌什县、柯坪县等区域。

图3 城镇干旱灾害风险区划

2.4 干旱灾害综合风险区划

如图4所示，干旱灾害综合风险区划中，低风险区涉及20个行政区县，分布在乌鲁木齐市新市区、达坂城区、克拉玛依市独山子区、白碱滩区、吐鲁番市托克逊县、喀什地区疏勒县、泽普县、塔城地区沙湾县、乌苏市等地，占比20.83%；中低风险区涉及35个行政区县，分布在乌鲁木齐市沙依巴克区、头屯河区、哈密市伊州区、巴里坤哈萨克自治县、博尔塔拉蒙古自治州博乐市、温泉县、巴音郭楞蒙古自治州轮台县、尉犁县、焉耆县、阿克苏地区库车市、拜城县、和田地区和田县、洛浦县、民丰县等地，占比36.46%；中风险区共22个，分布在吐鲁番市高昌区、鄯善县、阿克苏地区沙雅县、新和县、柯坪县、喀什地区喀什市、疏附县、和田地区墨玉县、策勒县等地，占比22.92%；中高风险区13个，分布在乌鲁木齐市水磨沟区、巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、阿克苏地区阿克苏市、温宿县、阿瓦提县喀什地区叶城县、麦盖提县、伽师县、伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县、塔城地区塔城市、额敏县、阿勒泰地区阿勒泰市、吉木乃县，占比13.54%；高风险区6个，分布在巴音郭楞蒙古自治州若羌县、克孜勒苏柯尔克自治州阿克陶县、乌恰县、喀什地区莎车县、和田地区皮山县、伊犁哈萨克自治州奎屯市，占比6.25%。

图4 干旱灾害综合风险区划

3 讨论

地形、气候、水资源、土壤、植被等多种因素，决定了不同地区干旱灾害风险的高低，同时政府的民生保障措施、生态环境保护能力、经济发展水平等也是影响干旱灾害风险分布的关键因素[19-20]。从分析结果可以得出，新疆农业干旱低风险区集中在几个大城市周围和西南部的部分县城，这些地区的灾害风险相对较小，可能是由于这些城市的经济发展较为发达，具备一定的生态环境保护意识和能力，同时其地理位置相对较为优越，更容易受到政府重视和支持；中风险区分布在新疆南北中部的部分县城，这些地区的灾害风险相对较高，可能是由于此类区域的地势较高，地下水资源相对较少，同时土地资源利用率较低，农业生产受到一定限制，使得其对干旱灾害风险有所提高；高风险区分布在新疆南部和西南部，可能是由于此类地区位于新疆南部的热带干旱区，有着长期干旱的自然环境因素影响，同时其地理位置偏远，经济相对落后，使得其更加容易受到干旱灾害的影响。而且低风险区可能更容易采取预防和减灾措施，如提高节水效率、发展先进灌溉技术、实行科学的生态农业等，从而降低灾害风险。而对于风险度较高的地区，可能存在缺乏灾害风险评估和减灾措施的情况，导致受旱的程度更加严重。

新疆因旱人饮困难低风险区占据了46.88%的比例，中低风险区占据了28.13%的比例，主要分布在新疆的沿边和南疆地区，这些地区在干旱方面受到的影响相对较小。中、中高和高风险区则分布在新疆的中部和北部，包括吐鲁番市、昌吉回族自治州、阿克苏地区、喀什地区、巴音郭楞蒙古自治州等地，这些地区海拔较高、气候相对干旱，在水资源紧缺方面受到的影响相对较大，同时也对干旱防御方面缺乏有效的应对措施。针对中、中高、高风险区的情况，可以通过加大投入、加强防御建设等措施，提高这些区域的水资源供应能力，增强应对干旱灾害的能力和预警能力，以保障当地人民的生活和经济的可持续发展。同时，可以选择一些较为适宜发展的产业模式来促进中部和北部地区的经济发展，以减少对水资源的依赖。

新疆城镇干旱灾害高风险区只有1个，占比1.04%，中高风险区和中风险区分别占比5.21%，中低风险区占比30.21%，其他区县均为低风险区，占比58.33%。可以看出，城镇干旱灾害风险主要集中在伊犁哈萨克自治州、乌鲁木齐市、巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区、塔城地区以及阿勒泰地区等少数地区，这些地区都存在着独立水源数量少、供水格局不合理、水资源分布不均衡等问题，导致城镇用水困难；而其他地区因为地理位置、气候等因素，水资源相对充足，因此低风险区占比较高。针对中低风险区占比较高的现象，可以进行针对性的水资源优化配置规划，加快解决城镇用水困难问题，提高城镇对干旱灾害的应对能力。

4 结论

本文基于干旱灾害风险区划理论，以新疆96个县级行政区为研究对象，从农业、人饮与城镇干旱3个方面进行干旱灾害风险特征分析，并对新疆地区干旱灾害综合风险程度进行等级区划和评估分析，为当地干旱灾害风险的评估和防治提供重要的理论支持和实践基础。主要结论如下：

(1)在新疆干旱灾害风险区划中，农业、因旱人饮和城镇干旱灾害低风险区所占比例最大，分别为63.54%、46.88%、58.33%；中低风险区分布广泛，分别占36.46%、28.13%、30.21%；高风险区所占比例均小于7%。低风险区主要集中在一些较为发达的城市和县区；中低风险区分布广泛，包括一些农业发展较为偏远的地区；高风险区主要分布在气候干旱干旱的地区。

(2)从干旱灾害综合风险区划来看，低风险区所占比例较少，占新疆区县的20.83%。中低、中、中高、高风险区分别占36.46%、22.92%、13.54%、6.25%，普遍性和严重性特征明显，为了减轻这种风险，防治措施应该采取多种形式，并积极开展干旱灾害监测和预警工作，做好干旱灾害应急响应，提高地区的干旱防治能力。