寧夏彭陽縣旱災成因分析及抗旱措施研究

張曉霞

(寧夏回族自治區彭陽縣水務局,寧夏彭陽756500)

0 前 言

彭陽縣位于寧夏東南部,地處六盤山東麓,1983年由固原縣分立建縣,現轄12個鄉鎮156個行政村,總面積2 528.65 km2,耕地面積6.7×104hm2,林木覆蓋率18.5%,水土流失治理程度68.5%,屬黃土高原丘陵溝壑殘塬區,境內山多川少,溝壑縱橫,海拔在1 248 m～2 418 m之間,年平均氣溫7.4℃～8.5℃,無霜期140 d～170 d,年降水量350 mm～550 mm,且時空分布不均,降水多集中在7月～9月三個月,約占全年總降水量的60%～70%,并多以暴雨形式出現,年平均水面蒸發量在1 210～1 600mm之間(E601型)。干旱指數在4～8之間,年平均大風天氣(風速≥17 m/s)在8 d～46 d,出現最多的在冬春季節,大風出現時往往伴有沙塵暴。年輻射熱平均142 kcal/cm2,日照時數在2 750 h～3 000 h之間。屬典型的溫帶半干旱大陸季風區,冬寒長、春暖遲、夏熱短、秋涼早。全縣水資源總量為9 820×104m3,可利用水資源量6 024×104m3,人均水資源量348 m3,為黃河流域人均水資源量750 m3的46%,是全國平均值2 200 m3的15.8%;耕地畝均占有水資源量為89 m3,是黃河流域平均值380 m3的23.4%,是全國平均值的32%,干旱少雨,降雨集中,蒸發強烈,旱災頻發,水資源短缺是制約縣域經濟發展的最大瓶頸。截止2010年底,全縣總人口25.9×104人,其中農業人口23.3×104人,糧食總產量12×104t,地區生產總值6.72億元,地方財政收入1 474萬元,農民人均純收入1 764元,屬國家級貧困縣。

1 農業干旱定義及指標分類

干旱是指由水分的收與支或供與求不平衡形成的水分短缺現象。旱災是對人類及其社會危害性很大的一種自然災害,已是人們普遍關注的世界性問題,1990年國家科委出版的“中國科學技術藍皮書”第五號《氣候》,將干旱列為我國氣候災害之首[1]。綜合分析,干旱分為氣象干旱、水文干旱、農業干旱和社會經濟干旱。農業干旱是指由外界環境因素造成作物體內水分失去平衡,發生水分虧缺,影響作物正常生長發育,從而導致減產或絕收的一種農業氣象災害。它涉及到土壤、作物、大氣和人類對自然資源的利用等多方面因素,是各類干旱中最復雜的一種干旱。它不僅是一種物理過程,而且也與生物過程和社會經濟有關。按其造成作物缺水的成因不同可將農業干旱分為土壤干旱、生理干旱和大氣干旱三種類型[2]。

農業干旱指標是對農業干旱的一個評價標準,依據這個標準可對農業干旱發生的強度作出定量的評價。但由于農業干旱的發生有著極其復雜的機理,在受到各種自然因素如降水、溫度、地形等影響的同時,也受到人為因素的影響,如農作物布局、作物品種、生長狀況等,因此,農業干旱指標必然要涉及到與大氣、作物、土壤有關的因子[3]。所以,農業干旱指標是以植物體水分狀況、土壤水分狀況、植物冠層溫度狀況以及綜合考慮植物、土壤、大氣各種作用因素的一類干旱指標[4]。其大致可分為降水量指標、土壤水分指標、植物冠層溫度指標、作物水分指標等。

2 干旱發生規律

干旱是彭陽縣發生最為頻繁、危害最重、影響最大的自然災害,每年11月至來年6月份的8個月時間均為干旱月,即冬春旱的機會最多,幾乎年年發生,夏旱的機會相對較高。干旱具有發生的頻率高,影響范圍廣,連年旱、連季旱發生次數較多,造成損失大的特點。據1958年～2008年共50 a資料顯示,彭陽縣旱年總數為38 a,其中特大旱6 a,重旱8 a,輕旱 24 a;干旱發生的頻率為 76%,其中特大旱12%、重旱 16%、輕旱 48%;特大干旱約8 a發生一次,重旱以上(含特大旱)3.5 a發生一次,輕旱以上平均2 a就發生一次,有“三年一大旱、兩年一小旱”之說,一年內連旱日數最長可持續200 d以上[5]。自1991年至今的19年,干旱發生的頻率比較高,除1994年、1996年、2002年屬正常年份外,其余年份均為旱年,干旱發生頻率接近十年九旱。1995年、2000年、2005年3年為特大旱年份,重旱以上發生的時間間隔縮短了,出現次數頻繁了。尤其是1991年春季～1992年的夏季,全縣遭受了持續360多天的跨年度四季連旱,干土層深達30 cm以上,水井、河流干枯,牧草和部分樹木枯死,作物成災面積10.4×104hm2,減產58%,有14.6萬人的飲水發生危機,直接經濟損失6 216萬元。

3 干旱評定方法及成因分析

3.1 干旱評定方法

根據縣內農業、水文、氣象及土壤墑情監測等資料,可采用雨日旱況比降水量、降水距平法、干旱指數法、土壤干旱指標、農作物受旱面積百分數等多種方法進行分析,并根據各種方法分析結果進行綜合分析后確定干旱等級[6]。2005年彭陽縣春夏連旱為1983年有資料以來,繼1987年、1991年、1992年、1995年、2000年特大旱之后的又一個特大旱年份。以2005年為例來說明干旱等級的評定方法及成旱標準。

3.1.1 雨日旱況比降水量

雨日旱況比降水量的計算公式為:

式中:p為雨日旱況比降水量(mm);(T-t)為時段內不旱日數(d);T為計算時段日數(夏季5～6月、秋季7～8月)(d);t為時段內連旱日數之和(d);P為時段內降水量(mm)。雨日旱況比降水量成旱標準見表1。

表1 雨日旱況比降水量成旱標準 單位:mm

3.1.2 降水距平法

降水距平法的計算公式為:式中:K為同期降水距平百分數(%);P為本年度時段雨量(mm);P多年為時段多年平均降雨量(mm)。降水距平成旱標準見表2。

表2 降水距平成旱標準

3.1.3 干旱指數法

干旱指數法的計算公式為:

式中:r為干旱指數;Eb為土壤蒸發量(mm);P為同期降水量(mm)。干旱指數成旱標準見表3。

表3 干旱指數成旱標準

統計算,彭陽縣其上年9月至當年6月平均雨量,歷史最小為1987年69.2 mm、1982年為72.0 mm、2005年為72.8 mm,干旱指數最大為1992年12.3,2005年為11.8。2004年9月至2005年6月干旱指數、連旱天數與歷史特旱年對比分析詳見表4。

表4 彭陽縣2004年9月～2005年6月干旱指數與歷史特旱年對比表

3.1.4 土壤含水量

土壤含水量是反映干旱程度的一個比較直接的指標。降水量偏少,蒸發強烈,土壤含水量較差。從1982年有土壤墑情監測資料以來,特大旱年份1982年 、1987年 、1995 年 、2000 年 、2005 年,土壤含水量多在5%以下,最嚴重的1995年、2000年4～6月0.1 m～0.3 m土壤含水量多在3%以下,2005年4～6月土壤含水量多在3%～5%,代表站2005年土壤含水量與歷史特旱年分析對比見表5。

表5 代表站2005年4～6月土壤含水量與歷史特旱年對比表

3.1.5 土壤干旱指標法

土壤干旱指標法的計算公式為:

式中:B為根層平均土壤相對濕度(%);H平均為根層土壤平均含水量;H田為根層土壤平均田間持水量。土壤干旱指數成旱標準見表6。

表6 土壤干旱指數成旱標準

3.1.6 農業受旱減產面積

根據農業各季受旱面積為輔助指標分析其相應的干旱程度,受旱面積在10%～30%時為輕旱;受旱面積在30%～50%時為重旱;受旱面積大于50%時為特大旱。

3.1.7 幾種方法的對比

干旱評定的方法很多,涉及農業、氣象、水文等各行業。各行業使用的評定方法有相同的指標,也有一些不同的指標,針對彭陽縣農業生產實際,只討論了6種常見的方法,這幾種方法是干旱評定的比較直接的方法,但是每種方法的側重點不同,其中,雨日旱況比降水量、降水距平法、干旱指數法是以降水為主要指標進行率定,但是雨日旱況比降水量指標主要反映了降水量中可補充作物生長層土壤水分的那部分量,參數既考慮了計算時段連旱日數,又考慮了計算時段內雨量和前期土壤濕度因素,比降水距平法、干旱指數法更科學;土壤含水量、土壤干旱指標法是以農作物根系土壤層不同深度含水量為依據,這兩種評定方法基本是一致的;農業受旱減產面積指標是反映農業受旱的比較簡單直觀的指標。每種評定方法側重考慮的參數存在一定的差別,同一年份(或季節),用各種方法評定的結論可能不一致,在干旱年(季)評定時要綜合考慮各指標,至少有2項以上指標成立時,才能將該季評定為旱季;一年內至少有兩季以上為旱季時,才能將該年評定為旱年[7]。

3.2 成因分析

3.2.1 氣候、自然地理因素

遠離海洋,降水天氣變化大:彭陽縣深居西北內陸,距東海、黃海、南海都在 1 200 km～1 500 km以上,沿程有高山阻擋,水氣輸入困難,只有西太平洋副熱帶高壓在盛夏季節西伸北躍時,才能將副高的西南氣流輸入寧夏南部。水氣輸送量少是該區干旱少雨的根本原因。

地勢高、大氣中水汽含量少:縣內海拔在1 248 m～2 418 m之間,加之東南部六盤山海拔在1 600m以上,大氣中的水氣含量有相當部分是分布在海拔1 000 m以下的。由不同露點溫度和不同高度處累計水汽量分析,其它條件相同,僅僅由于高程不同與海平面相比,彭陽縣降水要少25%～39%。

干旱指數大:彭陽縣干旱指數在4～8之間。

下墊面因素:彭陽縣中北部多為土層薄的山地,土壤蓄水量小,植被覆蓋率為10%～20%[8]。

3.2.2 降雨量少、且時空分布不均勻

彭陽縣年平均蒸發量1 436.5 mm,境內多年平均降雨449.2 mm,且時空分布不均,變化大。作物生長關鍵期3月～5月份,降水量占全年20%～25%,與作物需水量很不適應,春旱頻繁。連續最大四個月降水量一般出現在汛期6月～9月,占年降水量的70%左右,11月至次年3月,這5個月降水一般占全年的6%～7%,雨、雪稀少。夏季氣溫高、空氣相對濕度低、風速大,蒸發強烈,土壤含水量蒸發快,降水量的年際年內變化不均和強烈的蒸發是造成干旱的主要因素。

3.2.3 大風天氣頻繁,土壤水分蒸發加劇

年平均大風揚沙天氣日數21.9 d,最多的達到47 d,沙塵暴天氣年平均9次,且多集中出現在3月～5月。在1988年～2006年的19 a統計資料中,大風累計次數為72次,其中3月～5月份46次,占64%,大風揚沙天氣進一步加速土壤表面水分蒸發,加劇了旱災的形成[9]。

3.2.4 水利設施老化,抗旱水源不足

全縣水資源主要集中分布在縣域南部的紅茹河流域,占全縣水資源總量的77.53%。全縣人均占有水資源量為348 m3,畝均占有水資源量為89 m3,分別占全國水平15.8%和32%,屬資源性缺水地區。全縣有中小型水庫34座、骨干壩39座,灌溉機井94眼,揚水站21座,水窖4.8萬眼。絕大部分庫壩建于20世紀60、70年代,淤積嚴重,建筑物老化失修,帶病運行,防洪標準低,汛期空庫迎汛,年蓄水量不足1 500×104m3。機井完好率67%,泵站完好率20%,缺少維護資金,設備老化失修,不能正常運行,滿足不了抗旱灌溉需要。

3.2.5 農業基礎條件薄弱

全縣現有耕地6.7×104hm2,具備灌溉條件的0.98×104hm2,但由于蓄水少、渠系配套設施老化等原因,每年實際灌溉面積不足0.2×104hm2,而大部分耕地無灌溉條件,是典型的雨養農業。

4 抗旱措施

4.1 完善抗旱規劃,建立抗旱預警長效機制

編制完成了《彭陽縣抗旱十二五規劃》,詳細勾畫了今后5年抗旱應急能力建設所要完成的任務,其核心是建設覆蓋縣鄉村三級的旱情中心、旱情采集站以及雨量、水位、地下水、土壤墑情監測站,整合現有旱情信息管理系統,搭建抗旱信息管理平臺,建立抗旱指揮調度系統。建成1個縣級、4個區域級、12個鄉級抗旱服務組織,整合水務、農牧、民政、氣象等部門資源,形成更大的合力抗擊干旱。建立縣級抗旱預警體系,不斷強化預報、預警、調度、搶險、救災等環節,建立統一指揮、協調有序的抗旱應急響應機制。

4.2 調整農作物種植結構

一是針對春季干旱而秋季多雨的實際,積極調整農作物種植結構,壓夏擴秋,壓縮冬小麥種植面積,增加玉米、馬鈴薯等小秋雜糧種植面積,充分利用秋季降水提高糧食產量。二是大力發展設施農業,在紅茹河流域及長城塬區建日光溫室、塑料大棚6 995棟,發展以蔬菜、食用菌、果樹為主的設施農業384 hm2,年產值達到1億元以上,打破了農業的季節性,擺脫了干旱等自然災害的束縛。

4.3 加強農田水利基本建設

一是加強水源工程建設,近年來先后建成中型水庫2座,小型水庫1座,骨干壩21座,新增庫容3 700×104m3,新增和改善灌溉面積160 hm2。二是積極解決農村飲水困難,完成彭陽縣農村飲水解困一期、二期工程,啟動農村飲水安全項目,先后建成人畜飲水工程57處,改造泉水121眼,打井窖5.11萬眼,解決了14.82萬人、3.76萬頭家畜和7.15萬只羊的飲水困難。三是把旱作基本農田建設作為一項溫飽工程常抓不懈,每年以0.37×104hm2的速度遞增,計劃到2008年實現人均4畝基本農田的目標。

4.4 加強節水灌溉工程建設

先后建成管灌、噴灌、微灌等節水灌溉工程7處,在庫灌區、機井灌區全部實行小畦灌溉,對老灌區逐步進行節水改造,完善田間渠系配套。組織群眾清淤整修干支渠道。在無灌溉條件的干旱地區發動群眾利用窖井水、泉水開展“坐水種”、“注水灌溉”等節水微灌技術,發展微灌農業。

4.5 推廣非工程抗旱措施

一是推廣耕作保墑技術,采用深耕松土、耙耱保墑、秸桿還田等耕作方法,疏松土壤,保持土壤墑情。二是推廣覆蓋保墑技術。采用地膜等材料覆蓋耕地表面,抑制土壤水分蒸發,增加地溫,提高產量。三是運用旱地龍、保水劑等化學抗旱藥劑對農作物拌種或噴施,提高土壤保水能力,減少作物蒸騰損失。四是優選抗旱品種,建立耐旱作物品種培養體系。

4.6 加強水保生態建設

堅持以小流域為單元,結合退耕還林(草)、淤地壩系工程 ,實行山 、水 、田 、林 、路 、草統一規劃,綜合治理,使全縣的森林覆蓋率達到18.5%,水土流失治理程度達到68.5%,改善了農業生產生活條件和生態環境,初步達到了“治理一方水土,發展一方經濟,富裕一方百姓”的目標。

4.7 強化抗旱服務組織建設

依托縣抗旱服務隊,購置拉水車和移動柴油泵等供水及灌溉設施,并與各鄉鎮農業服務中心、村組密切配合,在旱災嚴重時向干旱帶的機關學校、困難群眾送水,利用河、谷、溝澗徑流及庫壩水源利用移動泵提水搶灌,盡可能減輕旱災的損失。

4.8 積極組織勞務輸出

針對大旱之年農業減產,農村勞動力富裕的實際,積極動員廣大群眾轉移勞動力,組織向上海、福建等地輸出勞務人員,實現農業損失副業補,爭取在旱災之年使農民的收入不受大的損失。

5 結 論

干旱是寧夏彭陽縣分布最廣、災情最為嚴重、對農業影響最大的一種自然災害,是制約彭陽農業、農村經濟發展的重要因素。長期以來,該縣對旱災的形成和抗旱措施進行了不斷的探索總結,特別是堅持不懈的抓農田水利基本建設、水保生態環境建設,抗旱工程設施已初具規模,具有一定的防災減災能力。但面對新的抗旱形勢,應該進一步認真研究和科學掌握干旱發生的規律,建立并完善抗旱規劃和預警機制,采取必要的工程措施,加大水利工程建設的投入和力度,科學調整種植結構和產業結構,創建生態集約,旱作農業可持續發展優化生產體系,全面建設集水微灌及節水型社會的同時,加強非工程措施建設,有效應對旱災旱情。

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