连平县早稻暴雨致灾阈值研究

2024-02-19谢俊驹郑学华钟优科赖晓华

农业灾害研究 2024年11期

摘要：气象灾害的评估在防灾减灾中占据重要地位。广东省河源市连平县属亚热带季风气候，水稻生产分为早稻和晚稻。气候的主要特征为夏长冬短，气候温和，日照充足，热量丰富，雨量充沛，降水季节性明显。前汛期暴雨是影响连平县早稻产量的主要气象灾害之一。前汛期暴雨发生概率较大且集中，导致农田积水，作物受灾，产量降低。再加上连平县地处山区，而早稻种植地多为地势较低较平地区，进而导致农业生产受灾概率增加。对此，评估连平县早稻暴雨致灾风险，建立连平县早稻暴雨致灾风险阈值，为制定有效的防灾减灾政策提供科学依据和研究思路。

关键词：暴雨；早稻；气象灾害；避险防灾；风险阈值

中图分类号：P426.616 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

随着全球气候变暖加剧，各类极端天气事件频发，其中暴雨灾害对农业经济可持续发展产生不利影响。国内外诸多学者对暴雨灾害风险评估进行了一定研究。其中，魏庆朝等[1]定义了灾害损失指标及灾害等级；鞠笑生等[2]、李庆洋等[3]在确定暴雨致灾风险的阈值上提出了不同的方法；李巧媛等[4]通过选取（大）暴雨日和（大）暴雨日年降水量为年降雨量的致灾因子，结合水稻受灾率，建立模型，评价水稻受灾大小；马润佳等[5]通过对1961—2011年长江中下游地区一季稻洪涝灾害时空变化进行风险评估。对此，针对影响广东省河源市连平县农业生产的暴雨灾害风险阈值，参考韩秀君等[6]暴雨致灾指标及灾害影响评估的方法和蔡冰等[7]对农业气象灾害风险等级区划，利用线性回归方程的分析，对连平县早稻暴雨致灾阈值进行研究。

1 资料与方法

1.1 资料来源

各乡镇因暴雨受损对早稻减产率由连平县农业农村局提供，气候资料源自连平县国家基本观测站和12个中尺度区域自动站所得的10年（2012—2021年）平均资料，主要选取12 h（08：00～20：00、20：00～08：00）、

24 h（20：00至翌日20：00）的降雨量数据。

1.2 研究方法

通过统计连平县2012—2021年3—7月的数据，分别计算出连平县12 h和24 h暴雨发生概率。根据当地早稻暴雨致灾次数数据，从而计算出连平县早稻暴雨致灾概率，并绘制风险（概率）分布图。此外，运用相关分析及线性回归方法，找出连平县早稻减产率与降水量数据之间的关系，从而得到相应的回归方程，计算出早稻暴雨致灾阈值。

1.3 相关性分析

主要利用SPSS软件，采用皮尔逊相关系数分析

12 h和24 h暴雨概率与早稻减产率的相关性。

对于x和y的n对观测资料x1，x2，…，xn和y1，y2，…，yn，则样本相关系数rxy可这样计算。

（1）

式（1）中，两个算式均可计算相关系数，其中x，y是样本平均值。|rxy|≤1，当rxy=±1时，表示x与y之间有一一对应的函数关系；当rxy＜0时，表示x与y之间为负相关关系，当rxy＞0时，表示x与y之间为正相关关系。因此，当|rxy|越大，表示x与y的关系越密切。|rxy|与相关强度的关系具体见表1。

1.4 回归方程建立

根据相关性分析，建立12 h和24 h暴雨概率与早稻减产率的多元线性回归方程。

1.4.1 多元线性回归方程建立

假设某一因变量y受k个自变量x1，x2，…，xk的影响，其中n组观测值为（ya，x1a，x2a，…，xka），a=1，2，…，n。那么，多元线性回归模型的结构形式如下：

ya=β0+β1x1a+β2x2a+…+βkxka+εa（2）

式（2）中，β0，β1，…，βk为待定参数；εa为随机变量。

1.4.2 拟合度检验

TSS=∑（Yi-Y）2为总离差平方和；ESS=∑（i-Y）2为回归平方差；RSS=（∑Yi-i）2剩余平方和。得出判定系数R2==1-，该统计量越接近于1，表明模型的拟合优度越高。

2 暴雨灾害风险评估及区划

选取2012—2021年连平县国家基本观测站和12个中尺度区域自动站早稻从分蘖至成熟（即3—7月）12 h（08：00～20：00、20：00至翌日08：00）、24 h（20：00至翌日20：00）的降水量资料。采用广东省暴雨标准：R12 h≥30 mm，R24 h≥50 mm。将不同站的达到暴雨的次数累积后计算出不同站12 h、24 h降水量达到暴雨的概率，具体见表2、表3。再将上述数据利用克里金插值法进行分析，分别绘制出12 h、24 h连平县暴雨概率分布图（图1、图2）。

由图1可知，在12 h的尺度上，连平县暴雨发生概率自北向南逐步增加。其中，隆街镇、绣缎镇、油溪镇、田源镇发生暴雨灾害风险较高，暴雨发生概率在2.5%以上。上坪镇、内莞镇、连平县城、高莞镇、陂头镇发生暴雨灾害风险较低，暴雨发生概率在2.3%以下。

由图2可知，在24 h的尺度上，连平县暴雨发生概率自北向南逐步增加。隆街镇、忠信镇、油溪镇、三角镇、溪山镇发生暴雨灾害风险较高，暴雨发生概率在2.5%以上。上坪镇、内莞镇、高莞镇、大湖镇、田源镇发生暴雨灾害风险较低，暴雨发生概率在2.3%以下。

对三防办2012—2021年早稻暴雨致灾次数进行整理，结合连平县气象台开局的气象证明所对应的灾情，计算得到连平县各乡镇早稻暴雨致灾概率（表4），并使用克里金插值法对数据进行插值，从而绘制出连平县早稻暴雨致灾风险概率分布图（图3）。由图3可知，连平县早稻暴雨致灾风险概率大致呈自北向南逐步增加的分布。发生暴雨致灾概率与暴雨发生概率较为一致。

3 连平县早稻暴雨致灾风险阈值

结合上述资料及连平县各镇2012—2021年早稻减产率及其所对应的12、24 h降水量进行回归分析。结果表明：12、24 h降水量和减产率均具有显著的相关关系（P＜0.05），但12 h的拟合度高于24 h，因此只讨论12 h降水量，其结果见图4。

由图4可知，12 h降水量与早稻减产率存在显著的正相关关系，早稻减产率随着R12 h增加而增加。通过早稻减产率与12 h降水量进行回归分析，得到回归方程：y=0.007 3x+0.006 7。

将致灾风险等级分为低风险、中风险、高风险、极高风险4个等级，并划分出对应的减产率的4个区

间[8-10]。根据上述的一元线性回归方程，结合专家建议，适当微调得到连平县12 h暴雨致灾风险阈值（表5）。从表5可知，当R12 h＞55 mm时，连平县早稻极有可能出现产量减少情况；而R12 h＜20 mm时，早稻减产风险较低。

4 结论

（1）在12 h的尺度上，连平县暴雨发生概率呈自北向南逐步增加的分布特征。隆街镇、绣缎镇、油溪镇、田源镇发生暴雨灾害风险较高；上坪镇、内莞镇、连平县城、高莞镇、陂头镇发生暴雨灾害风险较低。

（2）在24 h的尺度上，连平县暴雨发生概率呈自北向南逐步增加的分布特征。隆街镇、忠信镇、油溪镇、三角镇、溪山镇发生暴雨灾害风险较高；上坪镇、内莞镇、高莞镇、大湖镇、田源镇发生暴雨灾害风险较低。

（3）通过对连平县各镇暴雨致灾概率和早稻减产率进行研究，从而得到连平县早稻12 h暴雨致灾风险阈值，当R12 h＞55 mm时，连平早稻减产风险较高，而R12 h＜20 mm时，早稻减产风险较低。

（4）早稻的生长发育受温度、湿度、雨量、光照等自然因素影响，并且各种因素影响的程度不一样。未来的研究可以进一步细化阈值，完善指标。

参考文献

[1] 魏庆朝，张庆珩.灾害损失及灾害等级的确定[J].灾害学， 1996（1）：1-5.