顧 穎 ,倪深海 ,林 錦 ,戴 星 ,劉靜楠
(1.南京水利科學研究院,210029,南京;2.水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,210029,南京)
我國位于亞歐大陸的東南部,季風氣候明顯,特殊的自然地理和亞洲季風氣候條件決定了我國是一個干旱災害頻發的國家。在全球氣候變化的背景下,我國60多年來干旱災害在發生頻次、嚴重程度和發生范圍方面都呈現增加的態勢,對旱情旱災情勢變化趨勢必須給予重視。
1949年以來,我國政府開展了大規模水利工程建設,基本形成了我國的防洪抗旱減災體系和供水保障體系,有效支撐了經濟社會的健康、穩定發展,但水旱災害問題始終是我國的心腹之患。據統計,1949—1979年的31年間,我國共有8年發生了重特大干旱,發生頻次為25.8%。其間以1959—1961年華北大旱最為嚴重,該次干旱為海河和黃河流域范圍內的100年一遇的大旱,受旱范圍波及全國六大區域近 20個省 (自治區)。1972年發生了1950年以來最大范圍的嚴重干旱,范圍涉及海河、黃河、松遼河流域。由于來水減少,旱區大部分小水庫和塘壩干涸,一些大型水庫,如永定河官廳水庫、滹沱河崗南水庫長期在死水位以下運行,海河、黃河流域糧食減產率超過10%,松遼河流域糧食減產率超過20%。1978年長江中下游和淮河流域等地區發生了特大干旱,淮河洪澤湖入湖流量僅為正常年的1/10,梅山、佛子嶺等多座水庫水位放至死水位,全國因旱損失糧食200.5億kg,減產率達到6.2%,其中淮河流域減產率高達7.9%,因旱影響人口7 906萬人,占總人口的9.7%,其中淮河流域影響人口比率達到17.5%。
1980—2009年間,全國共有15年發生重大干旱,發生頻次為48.4%。1997年黃河流域發生了嚴重干旱,造成黃河下游出現了有記錄以來最嚴重的斷流,利津河段全年累計斷流13次226天,斷流長度700多km。斷流一度造成魯豫兩省沿黃地區133萬hm2農田無水灌溉,130多萬人飲水困難,部分工礦企業被迫限產或停產。2000年發生了新中國成立以來最為嚴重的全國性干旱,全國大部分地區降水偏少,氣溫偏高,水利工程蓄水嚴重不足,導致20多個省(自治區、直轄市)發生嚴重旱災,尤其是東北西部、黃淮海大部、西北東部及長江中下游地區旱情最為嚴重。旱情嚴重期間,全國有2 770萬農村人口和1 700多萬頭大牲畜發生臨時飲水困難,全國有620座城鎮(含縣)缺水,影響城鎮人口2635萬人。天津、煙臺、威海、長春、承德、大連等大中城市采取一些非常規的節水措施。2006年,重慶及四川東部發生了百年一遇的特大干旱,其歷時之長、強度之大、范圍之廣、損失之重均為該地區自1891年有資料記錄以來之最。特大干旱共造成兩省 (直轄市)1 537萬人、1 632萬頭大牲畜臨時飲水困難,有282萬群眾近1個月時間靠政府送水維持基本生活用水。此外,2008年冬季至2009年春季黃淮海冬麥區發生了嚴重干旱,2009年東北部分地區夏伏期間發生了嚴重的卡脖子旱,旱情持續到秋收以后,糧食大面積絕收,江南、華南部分地區發生了嚴重的伏秋旱,持續時間長達3個月以上。2009—2010年西南大旱,是發生于我國云南、貴州、廣西、四川及重慶西南五省(自治區、直轄市)的百年一遇的特大旱災,耕地受旱面積773萬hm2,其中作物受旱 605萬 hm2,重旱 190萬hm2、干枯 101萬 hm2,待播耕地缺水缺墑168萬hm2;這次干旱嚴重威脅到農村飲水安全,有2 425萬人、1 584萬頭大牲畜因旱飲水困難。2011年1—5月,長江中游地區降水持續偏少,江南大部和華南、西南大部偏少二至五成,其中部分省(自治區)的平均降水量較常年同期偏少一半以上,為近50年來同期最少。降水的持續偏少導致江河、湖泊及水庫水位異常偏低;湖北、湖南、江西、安徽、江蘇五省遭遇了新中國成立以來最為嚴重的旱情。由于持續干旱,湖北省有千余座水庫水位跌至死水位以下,水庫有效蓄水基本用完。旱情的持續,使五省耕地受旱面積達到302萬hm2,占全國受旱面積的43.4%,5個省有329萬人、95萬頭大牲畜因旱飲水困難,分別占全國的50.6%和24%。重大干旱頻發,值得我們特別關注,不容忽視。
受水文、地理、水資源條件和狀況等自然因素和經濟、社會發展水平等的制約,我國廣大農村地區因水源工程不足,供水保證率較低,發生嚴重和特大干旱時,農村飲水困難問題始終非常突出,并呈現逐步加重的趨勢。
我國農村因旱飲水困難仍然是抗旱薄弱環節。1990—2007年18年間,全國農村年均因旱飲水困難人口數占同期年均鄉村人口總數的7.5%,平均因旱飲水困難牲畜數占同期年均大牲畜總數的23.4%。從因旱農村飲水困難數量的變化趨勢看,2000年后年均因旱飲水困難人口和牲畜占全國比例分別為8.4%和24.7%,與1990—1999年的6.9%和23.5%基本相當,沒有較大的改善。每當發生重旱、特旱時,因旱農村飲水困難都是我們在抗旱中首先要面對的難題,這是當前抗旱工作中的薄弱環節和軟肋。
我國地勢第二階梯以高原和盆地為主,位于昆侖山—阿爾金山—祁連山—橫斷山脈以北以東地區,我國因旱人飲困難縣主要分布在這個地區,包括新疆、甘肅、寧夏、陜西、內蒙古、山西、四川、重慶、貴州、云南等省(自治區、直轄市)。該地區年均降水量在200~800 mm之間,其中內蒙古、新疆、甘肅、四川、貴州、云南等省(自治區)農村因旱飲水困難人口占全國比例均大于10%,因旱飲水困難牲畜比例占全國比例均大于20%,內蒙古因旱農村飲水困難最為突出。我國因旱飲水困難人口分布的情況見圖1。

我國西南地區和黃淮海地區是因旱飲水困難人口較為集中的地區,這兩個地區的因旱飲水困難人口占全國總因旱飲水困難人數的48%,東北地區和華南地區因旱飲水困難人數相對較少,占全國因旱飲水困難人口的14%。
干旱對我國農業生產影響巨大,近年農業旱情嚴重,旱災損失呈增長態勢。1950—2008年我國農業受旱率增加趨勢明顯,其中以黃淮海和西北地區最為嚴重。成災率變化過程與受旱率基本一致,但增長速度較緩,如圖2所示。1990年以后,旱情旱災嚴重程度增長明顯,全國年受旱率大都在20%以上,年成災率大都在5%以上,其中2000年、2001年是農業受旱成災最為嚴重的年份,農業受旱率在34%以上,成災率約為17%。在受旱率、成災率總體趨向嚴重的情勢下,干旱災害成為對我國農業生產危害最大的自然災害。
牧區旱情旱災呈加重趨勢。干旱對牧區的危害,一是造成牧畜飲水困難,二是降低牧草的產量和質量。我國牧區干旱易發季節類型主要是春旱、夏旱和春夏連旱。1990—2007年我國牧區草場多年平均受旱面積6 751.9萬hm2,平均受旱率為18.8%。其中,1999年前我國多年平均受旱面積為5 100.1萬hm2,1999年以后平均受旱面積達8 403.7萬hm2,干旱呈現出加重的趨勢見圖3。

圖2 全國歷年農業受旱率、成災率變化

圖3 1990年以來我國歷年牧區受旱草地面積變化
內蒙古是我國牧區干旱災害最為嚴重的區域,1990—2007年多年平均草場受旱面積4 791.2萬hm2,其中多年平均未返青和干枯的面積分別為 2 551.4 萬 hm2、1 423.8 萬 hm2。 20世紀90年代平均受旱面積為4 076.7萬 hm2,2000年后平均受旱面積為5 913.9萬hm2。草地平均受旱率均達到了34%~82%,草場受旱面積呈明顯增加趨勢。
我國南、北方農業干旱易發季節不同。我國主要易旱季節類型為春夏連旱、春旱、夏秋連旱和夏旱,其中北方主要易旱季節以春夏連旱和春旱為主,北方片縣區分別占了這兩類易旱季節縣總數的77.6%和69.5%。南方易旱季節則以夏秋連旱和夏旱為主,南方片縣區分別占了這兩類易旱季節縣總數的85.5%和74.9%。
春旱、春夏連旱主要分布在我國東北、黃淮海、西南和西北地區。由于春季降水偏少導致春旱發生,影響到越冬作物的返青、生長和發育,致使夏糧減產。春夏連旱不僅使得作物春播、出苗困難,同時也易使作物在關鍵生長期出現缺水,影響春播作物生長和收成。
夏旱、夏秋連旱主要分布在長江中下游地區、西南地區和華南部分地區。由于夏季日照強烈,氣溫很高,因而土壤蒸發及植物蒸騰都很強,如長期少雨或無雨極易形成夏旱,造成作物發育不良,糧食減產,同時由于土壤底墑不足,影響晚秋作物播種和秋作物生長發育。夏秋旱,主要影響夏播作物和部分晚熟春播作物的灌漿成熟,影響越冬作物播種和出苗。由于降水減少,江河水位下降,湖庫塘壩不足,不僅會影響當年秋糧產量,還給冬春用水造成困難,影響下一年的夏糧生長。冬春旱和秋旱主要出現在我國南方部分地區。
農業干旱易發縣分布廣泛。從農業因旱糧食損失、農業抗旱能力和水利工程建設情況三個方面對農業干旱易發縣區進行統計,結果表明我國農業干旱易發縣共有1608個,占全國總統計單元的56.2%;南、北方所占比例分別為39.4%和60.6%,其中農業嚴重干旱縣473個,其中85.0%位于北方地區;農業中等干旱縣1135個,南、北方比例相當。
農業干旱易發縣主要分布在黃淮海地區的河北、山西、山東和河南,西北地區的內蒙古和陜西,西南地區的四川、貴州和云南以及長江中下游的江西和湖南等省(自治區)。其中農業嚴重干旱縣主要集中于黃淮海和西北地區,農業中等干旱縣主要分布在黃淮海地區、西南地區和長江中下游地區。
我國工業化、城市化快速發展進程中,由于干旱造成城市水資源供需矛盾日趨尖銳,大中城市缺水事件頻頻發生,對城市生活生產造成較大影響,制約區域經濟社會的可持續發展。
全國因旱缺水城市明顯增加。20世紀70年代以來,全國缺水城市的數量明顯增加,從北方和沿海部分城市開始,逐步擴大至全國范圍。我國655座城市中,共有404座城市曾經發生過缺水,占城市總數的61.7%。
從地域分布上看,黃淮海、西北、東北和西南地區的缺水城市在2000年后有所增加。在2000—2007年的8年間就有331座發生過缺水,占城市總數的50.5%,其中東北地區有57座,黃淮海地區有134座,西北地區有62座,長江中下游地區有42座,華南地區有8座,西南地區有28座。
從缺水城市的分布來看,人口超過200萬的32座超大城市和人口在100萬~200萬的53座特大城市中共有47座缺水,占比55.3%;在人口不到20萬的269座小城市和人口在20萬~50萬的211座中等城市中共有238座缺水,占比49.6%。2000年以來發生過缺水的城市中,出現過缺水率超過5%的嚴重缺水城市有175座,占城市總數的26.7%;出現過缺水率在1%~5%的一般缺水城市有156座,占城市總數的23.8%。
城市發生嚴重缺水事件的頻次增加。據不完全統計,20世紀70年代前,全國有8座地級以上城市發生16次嚴重缺水事件;70—80年代,有16座地級以上城市發生32次嚴重缺水事件;80—90年代,有45座地級以上城市共發生135次嚴重缺水事件;進入21世紀以來,已經有82座地級以上城市、93座縣級市發生過嚴重缺水事件。
經濟社會的快速發展和城鄉居民生活水平的不斷提高,用水需求大幅度增加,導致我國許多地區水資源短缺日益突出,工農業用水常常擠占生態環境用水,干旱期間尤其明顯。干旱造成河道斷流、湖泊萎縮、地下水漏斗擴大、濕地面積減小、生物多樣性減少、土壤沙漠化、綠洲萎縮、植被退化甚至死亡等。
據統計,我國土地沙化速度已由20世紀70年代的年均 1 560 km2,發展到90年代末期的3 436 km2;以城市和農村井灌區為中心形成的地下水超采區由20世紀80年代初的56個發展到目前的164個,超采面積從8.7萬km2擴展到18萬km2。20世紀90年代,黃河下游幾乎年年斷流,黃河三角洲生態系統遭到嚴重破壞,濕地萎縮近一半,魚類減少40%,鳥類減少30%。20世紀80年代以來,“華北明珠”白洋淀多次發生干淀現象。2002年,南四湖地區發生1949年以來最為嚴重的特大干旱,湖區基本干涸,湖區70多種魚類、200多種浮游生物種群瀕臨滅亡,湖內自然生態遭受毀滅性破壞。2011年冬春季的長江中下游大旱,造成了流域內湖泊水體面積減少四成,其中江西鄱陽湖因干旱湖區面積比前一年減少約90%;湖南洞庭湖濕地核心水域面積減少了85%,湖區變成了“草原”;湖北洪湖因旱水體面積減少1/3,湖底干涸龜裂,各種水生植物已經枯萎;江蘇洪澤湖水面比2010年秋天減少近1/6。
旱災經濟損失涉及糧食生產、經濟作物和林牧漁業以及城市工業、水電和航運等各方面。但干旱缺水對城鎮居民飲用水安全和生態基本需水造成的影響卻難以定量估算。我國因旱造成的經濟損失總體呈增加趨勢,同時隨著我國經濟總量的快速增長,旱災損失占GDP的損失率總體趨向平穩。
1990—2008年,全國旱災多年平均經濟損失量約占同期全國年均GDP的1.47%,其中,農業年均經濟損失約占全國旱災經濟損失總量的50.8%,占同期全國年均農業增加值的5%左右;城市工業、服務業、水力發電和航運等方面的年均因旱經濟損失占全國旱災經濟損失總量的49.1%。1990年以來,全國旱災經濟損失總量呈增加趨勢。
綜上所述,我國旱情旱災變化情勢主要表現在干旱災害發生頻率增加,受旱區域范圍擴大,干旱持續時間延長;旱災影響范圍已由農業、農村為主擴展到工業、城市、生態等領域。1990年以來干旱災害發生頻次明顯增加。長江中下游地區和華南、西南地區重旱發生頻次都出現了增加的趨勢。旱災影響范圍不僅是西北、黃淮海和東北地區,已經遍及西南、華南和長江中下游地區。近20年來,我國干旱發生持續時間呈延長趨勢,從以往的單季旱向著連季旱,多季旱的方向發展,許多地區經常出現春夏連旱或夏秋連旱,有時是春夏秋、冬春夏三季連旱,嚴重的出現全年干旱甚至連年干旱。近年,大江大河發生因旱嚴重枯水的情況時有發生,特別是近年我國南方地區發生重大干旱的頻次增加趨勢明顯,發生干旱的范圍也在擴大,極端干旱的發生頻率和嚴重程度都在增加,導致沿江沿湖城市供水出現緊張,同時對工業生產以及江河、湖泊、濕地等生態環境造成嚴重影響,干旱災害的影響已經波及經濟社會發展的諸多領域。我國未來出現重大氣候干旱的可能性是存在的,且人類活動加劇后的氣候變化,使得自然形成的干旱更多地受到人為因素的影響,未來發生特大干旱的概率在增加。因此,必須加大抗旱工作的投入,加快抗旱應急備用水源工程建設,提高我國抗旱能力,加強對干旱管理的科學水平,將旱災損失減少到最小程度。
[1]中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒 [M].北京:中國統計出版社,2000—2009.
[2]國家統計局國民經濟綜合統計司.新中國六十年統計資料匯編 [M].北京:中國統計出版社,2010.
[3]國家統計局農村社會經濟調查司.中國縣 (市)社會經濟統計年鑒[M].北京;中國統計出版社,2008.
[4]張世法,等.中國歷史干旱[M].南京:河海大學出版社,2008.