顾 颖 ,倪深海 ,林 锦 ,戴 星 ,刘静楠
(1.南京水利科学研究院,210029,南京;2.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,210029,南京)
我国位于亚欧大陆的东南部,季风气候明显,特殊的自然地理和亚洲季风气候条件决定了我国是一个干旱灾害频发的国家。在全球气候变化的背景下,我国60多年来干旱灾害在发生频次、严重程度和发生范围方面都呈现增加的态势,对旱情旱灾情势变化趋势必须给予重视。
1949年以来,我国政府开展了大规模水利工程建设,基本形成了我国的防洪抗旱减灾体系和供水保障体系,有效支撑了经济社会的健康、稳定发展,但水旱灾害问题始终是我国的心腹之患。据统计,1949—1979年的31年间,我国共有8年发生了重特大干旱,发生频次为25.8%。其间以1959—1961年华北大旱最为严重,该次干旱为海河和黄河流域范围内的100年一遇的大旱,受旱范围波及全国六大区域近 20个省 (自治区)。1972年发生了1950年以来最大范围的严重干旱,范围涉及海河、黄河、松辽河流域。由于来水减少,旱区大部分小水库和塘坝干涸,一些大型水库,如永定河官厅水库、滹沱河岗南水库长期在死水位以下运行,海河、黄河流域粮食减产率超过10%,松辽河流域粮食减产率超过20%。1978年长江中下游和淮河流域等地区发生了特大干旱,淮河洪泽湖入湖流量仅为正常年的1/10,梅山、佛子岭等多座水库水位放至死水位,全国因旱损失粮食200.5亿kg,减产率达到6.2%,其中淮河流域减产率高达7.9%,因旱影响人口7 906万人,占总人口的9.7%,其中淮河流域影响人口比率达到17.5%。
1980—2009年间,全国共有15年发生重大干旱,发生频次为48.4%。1997年黄河流域发生了严重干旱,造成黄河下游出现了有记录以来最严重的断流,利津河段全年累计断流13次226天,断流长度700多km。断流一度造成鲁豫两省沿黄地区133万hm2农田无水灌溉,130多万人饮水困难,部分工矿企业被迫限产或停产。2000年发生了新中国成立以来最为严重的全国性干旱,全国大部分地区降水偏少,气温偏高,水利工程蓄水严重不足,导致20多个省(自治区、直辖市)发生严重旱灾,尤其是东北西部、黄淮海大部、西北东部及长江中下游地区旱情最为严重。旱情严重期间,全国有2 770万农村人口和1 700多万头大牲畜发生临时饮水困难,全国有620座城镇(含县)缺水,影响城镇人口2635万人。天津、烟台、威海、长春、承德、大连等大中城市采取一些非常规的节水措施。2006年,重庆及四川东部发生了百年一遇的特大干旱,其历时之长、强度之大、范围之广、损失之重均为该地区自1891年有资料记录以来之最。特大干旱共造成两省 (直辖市)1 537万人、1 632万头大牲畜临时饮水困难,有282万群众近1个月时间靠政府送水维持基本生活用水。此外,2008年冬季至2009年春季黄淮海冬麦区发生了严重干旱,2009年东北部分地区夏伏期间发生了严重的卡脖子旱,旱情持续到秋收以后,粮食大面积绝收,江南、华南部分地区发生了严重的伏秋旱,持续时间长达3个月以上。2009—2010年西南大旱,是发生于我国云南、贵州、广西、四川及重庆西南五省(自治区、直辖市)的百年一遇的特大旱灾,耕地受旱面积773万hm2,其中作物受旱 605万 hm2,重旱 190万hm2、干枯 101万 hm2,待播耕地缺水缺墒168万hm2;这次干旱严重威胁到农村饮水安全,有2 425万人、1 584万头大牲畜因旱饮水困难。2011年1—5月,长江中游地区降水持续偏少,江南大部和华南、西南大部偏少二至五成,其中部分省(自治区)的平均降水量较常年同期偏少一半以上,为近50年来同期最少。降水的持续偏少导致江河、湖泊及水库水位异常偏低;湖北、湖南、江西、安徽、江苏五省遭遇了新中国成立以来最为严重的旱情。由于持续干旱,湖北省有千余座水库水位跌至死水位以下,水库有效蓄水基本用完。旱情的持续,使五省耕地受旱面积达到302万hm2,占全国受旱面积的43.4%,5个省有329万人、95万头大牲畜因旱饮水困难,分别占全国的50.6%和24%。重大干旱频发,值得我们特别关注,不容忽视。
受水文、地理、水资源条件和状况等自然因素和经济、社会发展水平等的制约,我国广大农村地区因水源工程不足,供水保证率较低,发生严重和特大干旱时,农村饮水困难问题始终非常突出,并呈现逐步加重的趋势。
我国农村因旱饮水困难仍然是抗旱薄弱环节。1990—2007年18年间,全国农村年均因旱饮水困难人口数占同期年均乡村人口总数的7.5%,平均因旱饮水困难牲畜数占同期年均大牲畜总数的23.4%。从因旱农村饮水困难数量的变化趋势看,2000年后年均因旱饮水困难人口和牲畜占全国比例分别为8.4%和24.7%,与1990—1999年的6.9%和23.5%基本相当,没有较大的改善。每当发生重旱、特旱时,因旱农村饮水困难都是我们在抗旱中首先要面对的难题,这是当前抗旱工作中的薄弱环节和软肋。
我国地势第二阶梯以高原和盆地为主,位于昆仑山—阿尔金山—祁连山—横断山脉以北以东地区,我国因旱人饮困难县主要分布在这个地区,包括新疆、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、山西、四川、重庆、贵州、云南等省(自治区、直辖市)。该地区年均降水量在200~800 mm之间,其中内蒙古、新疆、甘肃、四川、贵州、云南等省(自治区)农村因旱饮水困难人口占全国比例均大于10%,因旱饮水困难牲畜比例占全国比例均大于20%,内蒙古因旱农村饮水困难最为突出。我国因旱饮水困难人口分布的情况见图1。
我国西南地区和黄淮海地区是因旱饮水困难人口较为集中的地区,这两个地区的因旱饮水困难人口占全国总因旱饮水困难人数的48%,东北地区和华南地区因旱饮水困难人数相对较少,占全国因旱饮水困难人口的14%。
干旱对我国农业生产影响巨大,近年农业旱情严重,旱灾损失呈增长态势。1950—2008年我国农业受旱率增加趋势明显,其中以黄淮海和西北地区最为严重。成灾率变化过程与受旱率基本一致,但增长速度较缓,如图2所示。1990年以后,旱情旱灾严重程度增长明显,全国年受旱率大都在20%以上,年成灾率大都在5%以上,其中2000年、2001年是农业受旱成灾最为严重的年份,农业受旱率在34%以上,成灾率约为17%。在受旱率、成灾率总体趋向严重的情势下,干旱灾害成为对我国农业生产危害最大的自然灾害。
牧区旱情旱灾呈加重趋势。干旱对牧区的危害,一是造成牧畜饮水困难,二是降低牧草的产量和质量。我国牧区干旱易发季节类型主要是春旱、夏旱和春夏连旱。1990—2007年我国牧区草场多年平均受旱面积6 751.9万hm2,平均受旱率为18.8%。其中,1999年前我国多年平均受旱面积为5 100.1万hm2,1999年以后平均受旱面积达8 403.7万hm2,干旱呈现出加重的趋势见图3。
图2 全国历年农业受旱率、成灾率变化
图3 1990年以来我国历年牧区受旱草地面积变化
内蒙古是我国牧区干旱灾害最为严重的区域,1990—2007年多年平均草场受旱面积4 791.2万hm2,其中多年平均未返青和干枯的面积分别为 2 551.4 万 hm2、1 423.8 万 hm2。 20世纪90年代平均受旱面积为4 076.7万 hm2,2000年后平均受旱面积为5 913.9万hm2。草地平均受旱率均达到了34%~82%,草场受旱面积呈明显增加趋势。
我国南、北方农业干旱易发季节不同。我国主要易旱季节类型为春夏连旱、春旱、夏秋连旱和夏旱,其中北方主要易旱季节以春夏连旱和春旱为主,北方片县区分别占了这两类易旱季节县总数的77.6%和69.5%。南方易旱季节则以夏秋连旱和夏旱为主,南方片县区分别占了这两类易旱季节县总数的85.5%和74.9%。
春旱、春夏连旱主要分布在我国东北、黄淮海、西南和西北地区。由于春季降水偏少导致春旱发生,影响到越冬作物的返青、生长和发育,致使夏粮减产。春夏连旱不仅使得作物春播、出苗困难,同时也易使作物在关键生长期出现缺水,影响春播作物生长和收成。
夏旱、夏秋连旱主要分布在长江中下游地区、西南地区和华南部分地区。由于夏季日照强烈,气温很高,因而土壤蒸发及植物蒸腾都很强,如长期少雨或无雨极易形成夏旱,造成作物发育不良,粮食减产,同时由于土壤底墒不足,影响晚秋作物播种和秋作物生长发育。夏秋旱,主要影响夏播作物和部分晚熟春播作物的灌浆成熟,影响越冬作物播种和出苗。由于降水减少,江河水位下降,湖库塘坝不足,不仅会影响当年秋粮产量,还给冬春用水造成困难,影响下一年的夏粮生长。冬春旱和秋旱主要出现在我国南方部分地区。
农业干旱易发县分布广泛。从农业因旱粮食损失、农业抗旱能力和水利工程建设情况三个方面对农业干旱易发县区进行统计,结果表明我国农业干旱易发县共有1608个,占全国总统计单元的56.2%;南、北方所占比例分别为39.4%和60.6%,其中农业严重干旱县473个,其中85.0%位于北方地区;农业中等干旱县1135个,南、北方比例相当。
农业干旱易发县主要分布在黄淮海地区的河北、山西、山东和河南,西北地区的内蒙古和陕西,西南地区的四川、贵州和云南以及长江中下游的江西和湖南等省(自治区)。其中农业严重干旱县主要集中于黄淮海和西北地区,农业中等干旱县主要分布在黄淮海地区、西南地区和长江中下游地区。
我国工业化、城市化快速发展进程中,由于干旱造成城市水资源供需矛盾日趋尖锐,大中城市缺水事件频频发生,对城市生活生产造成较大影响,制约区域经济社会的可持续发展。
全国因旱缺水城市明显增加。20世纪70年代以来,全国缺水城市的数量明显增加,从北方和沿海部分城市开始,逐步扩大至全国范围。我国655座城市中,共有404座城市曾经发生过缺水,占城市总数的61.7%。
从地域分布上看,黄淮海、西北、东北和西南地区的缺水城市在2000年后有所增加。在2000—2007年的8年间就有331座发生过缺水,占城市总数的50.5%,其中东北地区有57座,黄淮海地区有134座,西北地区有62座,长江中下游地区有42座,华南地区有8座,西南地区有28座。
从缺水城市的分布来看,人口超过200万的32座超大城市和人口在100万~200万的53座特大城市中共有47座缺水,占比55.3%;在人口不到20万的269座小城市和人口在20万~50万的211座中等城市中共有238座缺水,占比49.6%。2000年以来发生过缺水的城市中,出现过缺水率超过5%的严重缺水城市有175座,占城市总数的26.7%;出现过缺水率在1%~5%的一般缺水城市有156座,占城市总数的23.8%。
城市发生严重缺水事件的频次增加。据不完全统计,20世纪70年代前,全国有8座地级以上城市发生16次严重缺水事件;70—80年代,有16座地级以上城市发生32次严重缺水事件;80—90年代,有45座地级以上城市共发生135次严重缺水事件;进入21世纪以来,已经有82座地级以上城市、93座县级市发生过严重缺水事件。
经济社会的快速发展和城乡居民生活水平的不断提高,用水需求大幅度增加,导致我国许多地区水资源短缺日益突出,工农业用水常常挤占生态环境用水,干旱期间尤其明显。干旱造成河道断流、湖泊萎缩、地下水漏斗扩大、湿地面积减小、生物多样性减少、土壤沙漠化、绿洲萎缩、植被退化甚至死亡等。
据统计,我国土地沙化速度已由20世纪70年代的年均 1 560 km2,发展到90年代末期的3 436 km2;以城市和农村井灌区为中心形成的地下水超采区由20世纪80年代初的56个发展到目前的164个,超采面积从8.7万km2扩展到18万km2。20世纪90年代,黄河下游几乎年年断流,黄河三角洲生态系统遭到严重破坏,湿地萎缩近一半,鱼类减少40%,鸟类减少30%。20世纪80年代以来,“华北明珠”白洋淀多次发生干淀现象。2002年,南四湖地区发生1949年以来最为严重的特大干旱,湖区基本干涸,湖区70多种鱼类、200多种浮游生物种群濒临灭亡,湖内自然生态遭受毁灭性破坏。2011年冬春季的长江中下游大旱,造成了流域内湖泊水体面积减少四成,其中江西鄱阳湖因干旱湖区面积比前一年减少约90%;湖南洞庭湖湿地核心水域面积减少了85%,湖区变成了“草原”;湖北洪湖因旱水体面积减少1/3,湖底干涸龟裂,各种水生植物已经枯萎;江苏洪泽湖水面比2010年秋天减少近1/6。
旱灾经济损失涉及粮食生产、经济作物和林牧渔业以及城市工业、水电和航运等各方面。但干旱缺水对城镇居民饮用水安全和生态基本需水造成的影响却难以定量估算。我国因旱造成的经济损失总体呈增加趋势,同时随着我国经济总量的快速增长,旱灾损失占GDP的损失率总体趋向平稳。
1990—2008年,全国旱灾多年平均经济损失量约占同期全国年均GDP的1.47%,其中,农业年均经济损失约占全国旱灾经济损失总量的50.8%,占同期全国年均农业增加值的5%左右;城市工业、服务业、水力发电和航运等方面的年均因旱经济损失占全国旱灾经济损失总量的49.1%。1990年以来,全国旱灾经济损失总量呈增加趋势。
综上所述,我国旱情旱灾变化情势主要表现在干旱灾害发生频率增加,受旱区域范围扩大,干旱持续时间延长;旱灾影响范围已由农业、农村为主扩展到工业、城市、生态等领域。1990年以来干旱灾害发生频次明显增加。长江中下游地区和华南、西南地区重旱发生频次都出现了增加的趋势。旱灾影响范围不仅是西北、黄淮海和东北地区,已经遍及西南、华南和长江中下游地区。近20年来,我国干旱发生持续时间呈延长趋势,从以往的单季旱向着连季旱,多季旱的方向发展,许多地区经常出现春夏连旱或夏秋连旱,有时是春夏秋、冬春夏三季连旱,严重的出现全年干旱甚至连年干旱。近年,大江大河发生因旱严重枯水的情况时有发生,特别是近年我国南方地区发生重大干旱的频次增加趋势明显,发生干旱的范围也在扩大,极端干旱的发生频率和严重程度都在增加,导致沿江沿湖城市供水出现紧张,同时对工业生产以及江河、湖泊、湿地等生态环境造成严重影响,干旱灾害的影响已经波及经济社会发展的诸多领域。我国未来出现重大气候干旱的可能性是存在的,且人类活动加剧后的气候变化,使得自然形成的干旱更多地受到人为因素的影响,未来发生特大干旱的概率在增加。因此,必须加大抗旱工作的投入,加快抗旱应急备用水源工程建设,提高我国抗旱能力,加强对干旱管理的科学水平,将旱灾损失减少到最小程度。
[1]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴 [M].北京:中国统计出版社,2000—2009.
[2]国家统计局国民经济综合统计司.新中国六十年统计资料汇编 [M].北京:中国统计出版社,2010.
[3]国家统计局农村社会经济调查司.中国县 (市)社会经济统计年鉴[M].北京;中国统计出版社,2008.
[4]张世法,等.中国历史干旱[M].南京:河海大学出版社,2008.