张海滨,屈艳萍
(1.重庆市巴渝水利规划院,401147,重庆;2.中国水利水电科学研究院,100038,北京)
长江中下游五省湖北、湖南、江西 、安徽、江苏,介于东经 108°31′~121°57′, 北纬 24°29′~35°20′之间,东临太平洋,南与南岭山脉相接,西连三峡、湘黔山地和秦(岭)巴(山)山地,北通中原大地。区域面积80.68万km2,占全国国土总面积的8.4%,普遍为海拔较低的山地丘陵和平原,其中山地占39%,丘陵占29%,平原、洼地、水面占32%。境内河流较多,河汊纵横交错,湖荡星罗棋布,除贯穿东西的长江水运大动脉外,还有汉江、清江、洞庭湖水系、鄱阳湖水系、巢湖水系、青弋江、水阳江、秦淮河、黄浦江、滁河和淮河入江水道等。该区域是典型的东亚夏季风气候带,其降水与夏季风的活动密切相关。区域内年降水量的分布趋势是江南大于江北,从东南向西北呈递减态势,大部分地区年雨量在1 000~1 600 mm之间,平均为1 440 mm,其中江南1 470 mm,江北1 320 mm。区域内大部分地区年平均气温在16~18℃之间,其中湘赣南部至南岭以北地区达18℃以上,为区域内年平均气温最高的地区。
长江中下游五省横跨我国华中和华东两大经济区,居中国南北和东西交通网的枢纽地带,在我国经济社会发展中具有举足轻重的战略地位。农业集约化程度高,工业基础雄厚,科技文化先进,智力资源丰富,城镇化程度高,水陆交通发达。根据第六次全国人口普查结果,区域总人口3.06亿人,占全国的22.8%,2009年地区生产总值94 309亿元,占全国的23.7%。
通过对长江中下游五省1470—2009年历史干旱事件的发生频次、时间以及旱灾造成的经济损失等方面资料的收集整理,对长江中下游五省旱情旱灾特点进行系统分析和评价。
由于干旱是天气异常所导致的一种复杂的自然现象,目前对其规律性还没有完全认识清楚。然而从一个区域的长期观察中,还是有其统计规律可循。根据1470—1990年长江中下游五省的历史干旱资料分析,干旱事件平均2.1年发生一次,严重以上干旱事件平均七八年发生一次,特大干旱平均约20~23年发生一次,各时段不同等级干旱发生的频次及频率统计见表1。从表1中可以明显看出,近20年,随着经济社会的快速发展、城镇化进程加快和全球气候变化等,干旱灾害发生频次明显增加,且呈现日益加重趋势,极端干旱的威胁越来越大。
表1 1470—2009年长江中下游五省各等级干旱发生频次及频率
图1 1949—2009年长江中下游五省农业受灾率变化图
长江中下游五省以夏秋旱最为频繁,夏秋旱出现次数占全部受旱次数的80%以上,其次是春、夏连旱,少数出现春、夏、秋甚至四季连旱。从连续受旱时间来看,以连续受旱3~4个月较为常见,主要集中在5—8月,约占全部受旱时间的60%。较严重的旱灾,一般少则历时2~3个月,多则4~5个月,甚至长达一年。据历史资料记录,长江中下游五省均出现过持续2年以上的全省性旱灾,江苏省1638—1641年连续4年发生较为严重的旱灾,江西省甚至出现1662—1666年连续5年全省性大旱灾。
随着灌溉面积不断扩大,农业用水的要求大幅度提高,加上城市生活和工业用水对农业用水的挤占,农业受旱范围扩大,农业因旱受灾率(农作物因旱受灾面积占农作物播种面积的比例)呈明显上升趋势,如图1所示。1949—2009年农业因旱受灾率平均约为9.2%,其中,1949—1989年农业因旱受灾率平均约为8.4%,而1990—2009年农业因旱受灾率上升至11%左右,农业因旱受灾率超过15%的有 1959年、1961年、1986年、1988年、1990年、1992年、2000年和2001年,可见近20年农业因旱受灾率明显上升。
干旱灾害是自然环境系统和经济社会系统在特定的时间和空间条件下共同作用的结果,通过对长江中下游五省历史干旱事件的发生、发展过程分析,该地区干旱灾害主要受以下几个方面的因素影响。
受西太平洋副热带高压的影响,季风异常造成的降水偏少是长江中下游地区干旱的重要原因。太平洋副热带高压异常主要有以下两种情况:一是西太平洋副热带高压强,而且提早北抬西伸,并稳定控制着长江中下游地区,气温高,雨量少,这是常见的高温伏旱型。以1959、1961和1978年等3个大旱年为例,这3年的7月或8月,西太平洋副热带高压都控制着长江中下游地区,而且势力较常年偏强,在高压区内,下沉气流强盛,多晴朗少云天气,又因为高压区内的气压梯度小,风力微弱,天气则更为晴热,“伏似火,秋如伏”就是这种天气的写照。高温、少雨,蒸发、蒸腾加剧,常导致农作物受旱,若无水灌溉,农作物只能枯死。二是西太平洋副热带高压势力弱,位置又过于偏东,水汽输送条件不足,致使输送到长江中下游的暖湿气流减少,不能建立有效的水汽通道,不能形成持续性的降水,也会酿成干旱。
长江中下游五省夏秋季节正值气温较高时段,日平均气温高,这一时期蒸发量也大,最大的可达同期降水量的4倍以上。同时,干旱年份,降水常常与农作物需水不平衡,导致农作物受旱。在长江中下游地区,早稻需水量一般小于同期降水量,但在5—7月少雨的年份和渗漏严重的地区仍有亏缺,而晚稻需水量一般大于同期降水量,大多入不敷出。7—9月是中晚稻分蘖、孕穗、抽穗的需水关键阶段,需水量达938.5 mm,占全生育期需水量的91.7%,这一时期也是棉花结桃、柑橘壮果等的关键期,此时若出现干旱,如果没有良好的水利灌溉条件,对农作物的生长危害极大。
随着经济社会发展,干旱灾害所造成的损失呈上升的趋势。虽然原因是多方面的,但社会因素的影响越来越显著:一是人口急剧增长,耕地急剧减少,复种指数提高,加重了干旱的发生和发展;二是森林植被遭破坏,生态失去平衡,水土流失日趋严重,人类生存的自然环境恶化,抗御自然灾害的客观条件脆弱;三是水利工程老化失修,水利基础设施的局限性和发展的不平衡使抗旱能力降低;四是经济建设的高速发展,工农业生产和人民日常生活需水增加,少水、缺水的程度在不断加剧,干旱造成的损失和影响越来越大,一些原本不缺水的区域也出现水源日益紧张的趋势。
当前和今后一个时期,长江中下游五省正处于全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化建设的重要时期,经济社会发展对抗旱减灾工作提出了更高的要求。虽然该地区在抗旱减灾方面取得了很大成绩,但防旱减灾的基础依然薄弱,保障能力亟待增强。
长期以来,抗旱减灾工作处于被动应急状态,随着干旱灾害的影响越来越大,人类减少干旱灾害损失和干旱灾害发生概率的期望越来越强烈。长江中下游五省是我国经济实力最强、基础设施最好的地区之一,具有推行干旱灾害风险管理的良好基础,在应对干旱灾害时,必须要转变思想,采取积极主动的防旱减灾管理模式,通过分析干旱的发生、发展规律,以干旱灾害风险分析为导向,建立干旱监测预警体系,当干旱来临之时做到应对有序,对现有的各种抗旱措施进行最优化组合。
新中国成立以来,长江中下游五省地区水利建设成就突出,初步形成了大中小微有机结合的水利工程体系,城乡供水能力大幅度提高,中等干旱年份可以基本保证城乡供水安全。但当前水利工程体系尚不完善,许多耕地是没有灌排设施的 “望天田”,许多城镇供水设施不足,水源单一,防御重大、特大干旱能力较低。抗旱工作的首要任务,是在充分挖掘现有各类水利工程的抗旱功能基础上,建立以抗旱应急备用水源为核心的抗旱工程保障体系。
(1)完善现有水利工程体系,挖掘现有各类水利工程的抗旱能力
加大病险水利工程及其配套设施的整治和配套。长江中下游五省地区农田水利设施大部分修建于20世纪50—70年代,部分工程属 “大跃进”期间上马兴建的“三边”工程,设计和施工质量得不到保证,水库长年不能正常蓄水,灌溉渠道淤塞严重,机电设备老化等问题突出,应全面加大病险水利工程的除险加固力度,并对其进行配套设施建设,充分挖掘现有水利工程的潜力,增强现有水利工程的抗旱能力。
加强区域内骨干水利枢纽工程的调度。全面加强流域内上、中、下游各类水利工程和区域水资源配置工程的联合调度和水量统一调度,加强流域和区域水资源的统筹调配和科学调度,特别是加强三峡工程、丹江口水库等流域骨干水资源配置工程的左右岸、干支流、上下游之间的水量联合调度,通过各类水利工程供水的合理、优化、统一和精细调度,不同程度转变发电、航运、旅游等功能并服从以及服务于抗旱需要,最大限度增加应急供水量,增强区域抗旱能力。
(2)完善抗旱应急备用水源工程体系
山丘区主要存在工程型、季节性缺水,突出表现在人饮困难方面。抗旱应急备用水源工程建议可以新建部分中、小型水库和小型引提水工程,做到把水能留住、能存住;加强地下水勘测,适当建设地下水工程,在大旱期间对地下水分布情况做到心中有数,能及时找到水、打出水。
平原河湖区重点是加强已有水源工程的应急备用输水工程及配套工程建设,特别是河湖连通、水系联网等连通工程。长江中下游五省地区河湖水系发达,大小河流交错纵横,湖荡星罗棋布,加强河湖水系的连通联网,能对当地水资源及过境水资源更合理地调配应用,是该地区应对干旱最有效的措施之一。适当新建地下水工程,长江中下游五省地区地下水分布埋藏广泛,就地开采取用便利,无需长距离输水,对于平原或盆地的储水构造,更可发挥“地下水库”的调蓄功能,调节枯水期或高峰用水时段的供水能力,成为良好的抗旱应急备用水源。
长期以来长江中下游地区把防汛作为头等大事抓,建立起了相对完善的汛情预报、信息传输和处理系统,但各级抗旱指挥部门还存在旱情监测预警能力偏低、抗旱指挥调度系统和抗旱管理机制不健全,抗旱服务能力过低等问题。旱情的分析仅限于简单的、定性的分析,而且数据来源是依靠各级防办层层上报统计得出,经验因素和人为因素影响较大;抗旱调度和应急管理机制不健全,绝大多数地区没有建立抗旱物资储备且抗旱服务能力较低,抗旱减灾体系建设严重滞后。目前,亟待建立以旱情监测预警、抗旱指挥调度、抗旱管理服务为核心的三位一体非工程保障体系,以适应越来越严峻的抗旱形势。
(1)完善旱情监测预警和抗旱指挥调度系统
建设以土壤墒情监测站网为重点的旱情监测站网,基于旱情综合数据库,结合防汛抗旱指挥系统工程的要求,构建旱情监测预警系统平台,实现旱情实时监测、旱情信息服务和旱情分析预测评估,及时有效地进行旱情预警。加强防汛抗旱指挥系统工程中抗旱指挥调度系统平台的建设,运用旱情监测预警系统成果,实现抗旱决策和指挥调度。
(2)健全抗旱管理服务体系
建立健全抗旱组织机构体系,加快推进抗旱政策法规体系建设,完善抗旱预案制度,大力加强抗旱减灾基础研究及新技术应用和抗旱宣传培训。结合抗旱减灾需求,以现有县乡两级抗旱服务组织为重点,加大投入,更新设备,进一步提高干旱期间机动送水能力和抗旱浇地能力,确保能够有效开展抗旱减灾服务;结合区域内不同省份情况,建设抗旱物资储备仓库,建立健全抗旱物资储备制度。
长江中下游五省地区是我国水资源相对丰沛的地区,当地水资源和过境水资源丰富,但是由于时空分配的不均,该地区还是面临着极端干旱的威胁,并且随着该地区的经济社会的快速发展,资源环境的承载压力越来越大,极端干旱造成的后果不仅仅影响到本地区,甚至会影响到我国整体经济社会的发展和稳定。
当遭遇极端干旱时,可用的地表水资源和浅层地下水往往已经消耗殆尽,此时,深层地下水显得尤为重要,可用以维持大旱期间基本的生活与生产用水需求。长江中下游五省地区的平原和丘陵盆地,地下水分布埋藏较为丰富,可根据地下水类型及地下水分布埋藏的特点,在统筹规划的指导下,做好规划,加强管理,防止污染,防止过量开采,并有计划地兴建一批地下水战略储备水源。提前勘测地下水源,建好取水口,但平时则封存不动,避免大旱期间临时找水、打井的被动应急局面,提高应对极端干旱的能力。同时,加强全民干旱灾害意识,扭转长江中下游五省地区是丰水地区不会面临极端干旱的认识误区,让全社会都参与到干旱灾害的管理中,全面提升区域抗旱能力,有力保障区域城乡供水安全、粮食安全和生态安全。
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