农业洪涝灾害风险分析与评估_以湘南农业洪涝易损性为例.pdf

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1、收稿日期:20030612;修回日期:20030725基金项目:湖南省杰出青年资助项目(01JZY2102);2003 年湖南省教育厅课题。作者简介:刘兰芳(1965),女,湖南祁东人,硕士,副教授,主要从事农业自然灾害的教学与研究工作。第 24 卷第 5 期农业现代化研究Vol.24No.52003年 9月RESEARCH OF AGRICULT URAL MODERNIZAT IONSept.2003文章编号:10000275(2003)05038004农业洪涝灾害风险分析与评估以湘南农业洪涝易损性为例刘兰芳1,钟顺清1,唐云松1,2(1.衡阳师范学院资源环境与旅游管理系,湖南 衡阳421

2、008;2.南京大学城市与资源系,江苏 南京210093)摘要:农业洪涝灾害风险分析涉及到三个方面,即洪水危险性分析、农业洪涝易损性分析,农业灾情损失评估。而农业洪涝易损性的研究对防灾抗灾具有特别重要的意义。湘南区是湖南省重要的农业生产基地之一,也是洪涝灾害较重地区之一。其灾害损失与农业洪涝易损性密切相关。文中详细地分析了水土流失与水利设施、人口密度与人均收入、汛期降水和暴雨、植被和土壤等因素对农业洪涝易损性形成的作用。且依据长时间序列的气象资料和经济统计数据,运用数学模型和有关优化分析方法及GIS技术,对湘南农业洪涝易损性进行定量评估,在此基础上,提出了降低农业洪涝易损性的对策。关键词:农业

3、洪涝灾害;农业洪涝风险;农业洪涝易损性中图分类号:X43文献标识码:BRisk Analysis and Assessment of Agriculture for Flood DisasterA Case Study of Agricultural Fragility to Waterlogging in South of Hunan ProvinceLIU Lanfang1,ZHONG Shunqing1,TANG Yunsong1,21.Resources Environment or T ourism Management Department.,Hengyang Normal U n

4、iversity,Hengyang,Hunan421008,China;2.Department of U rban and Resource Sciences,Nanjing U niversity,Nanjing 210093,China)Abstract:T here are flood risk and agricultural fragility to waterlogging and agricultural loss in agricultural riskanalysis for flood disaster.It is important to study agricultu

5、ral fragility for preventing and repelling flood disaster.The South to Hunan Province,an important agricultural production base in Hunan Province,is an area suffered se-rious flood disaster.Its agricultural loss is inter fix agricultural fragility to waterlogging.In this article,fragility ofagricult

6、ural flood disaster in county is analyzed by the factors of the loss of natural environment and the lever of ir-rigation works,density of population and income for every peasantry,precipitation and rainstorm,forest wreatheand soil and so on.According to the historical meteorological data and economi

7、c statistical data,fragility of agricul-tural flood disaster in county is assessed with mathematics model,optimized method and GIS technology.Its coun-termeasure os put forwraded to reduce agricultural fragility for waterlogging.Key words:agricultural flood disater;agricultural risk to waterlogging;

8、agricultural fragility to waterlogging国内外对自然灾害的研究已形成了许多理论,如有重视孕灾环境研究的孕灾环境论,强调致灾因子作用的致灾因子论,关注承灾体研究的承灾体论。随着灾害研究的深入,灾害学界认为 13,自然灾害是孕灾环境系统、致灾因子系统和承灾体系统综合作用的结果。由于三个系统具有不确定性,因此风险分析与评估被引入到灾害研究之中。农业洪涝灾害是自然界的洪水作用于农业的一种表现,农业洪涝灾害风险分析是指对不同区域农业遭受不同强度洪水的可能性及其可能造成的后果进行定量分析和评估 4,5。它涉及到三个主要系统,即洪水危险性分析、农业洪涝易损性分析,农业灾情

9、损失评价 6。洪水危险性越大,农业洪涝易损性越强,农业灾情就越严重。目前人们对于洪水只能了解其形成的原因,还不能改变其发生的过程,也无法降低其危险性,因此在定量评价农业洪涝易损性的基础上,寻求降低农业洪涝易损性的途径,对减轻农业洪涝灾害损失具有重要意义。湘南位于湖南省的南部,是湖南省重要的农业第 5 期刘兰芳等:农业洪涝灾害风险分析与评估以湘南农业洪涝易损性为例381生产基地之一,也是洪涝灾害较重地区之一。其灾害损失与农业洪涝易损性密切相关。由于区域内生态环境复杂,经济发展水平十分悬殊,农业洪涝易损性也存在明显的地域差异。为了因地制宜地采取措施降低农业洪涝易损性,有必要对全区各个县(市)农业洪

10、涝易损性进行定量评价。此外,科学地评价农业洪涝易损性,也有助寻找防洪抗涝的农业发展模式,促进农业可持续发展。1湘南农业洪涝易损性成因分析农业洪涝易损性是指农业易于或敏感于遭受洪涝威胁和损失的性质与状态。它受到一个区域的自然系统、社会系统及其组合关系的影响。就湘南地区而言,影响农业洪涝易损性的因素涉及到:汛期降水和暴雨、植被和土壤以及地貌和水系特征等自然因素,也有人口密度、水土流失、农田水利设施、农业发展水平等社会因素。1.1汛期降水与暴雨汛期降水和暴雨是农业洪涝形成的直接因子。汛期降水量的多少与农业洪涝易损性成正相关。受季风环流和一些特定的天气系统的影响,湘南区汛期(46 月)降水量约占全年的

11、 40%48%。本区降水除有明显的季节变化外,还有较大的年际变化。最多年份降水量为 1 813.7mm(1997 年),最少年份降水量为 956.1mm(1963 年),多年平均降水变率为12%29%。故降水的时间分布不均是洪涝灾害形成的直接原因。暴雨期越长、强度愈大,农业洪涝易损性也愈大。每年 56 月,湘南由于南北二支气流的交汇,构成了“梅雨锋”,使得 56 月是一年中暴雨出现的高峰期,也是大暴雨发生最多之时,该月暴雨日数占全年暴雨日数的 27%33%。故 56 月是湘南洪涝灾害发生的高峰期。1.2土壤状况与植被覆盖土壤状况与植被覆盖是农业洪涝易损性的激发因素。湘南区红壤土、紫色土、黄壤土

12、分布广,这些土壤蓄水保水能力差,遇水易被冲走,一旦雨季来临,既促使地表径流过大,又加速了水土流失,水土流失引起河流、水库淤塞,进一步激发洪涝灾害。森林具有调节气候、涵养水源、防止洪涝灾害等功能。自建国以来,植被遭受了 3 次严重破坏。第 1 次是 1958年“大跃进”时期,其中仅衡阳市油茶损毁 6 666hm2多 7;第 2 次是 19661975 年“文化大革命”期间,境内林木蓄积量减少了 89%;第 3 次是 70 年代末到 80 年代初,由于田地实行承包,一些农民目光短浅,盲目地开荒种地,使大面积森林被砍伐。本区森林分布很不均匀,周围山地覆盖率较高,中部的盆地与丘陵地带森林较少。最高的是

13、双牌县,森林覆盖率为 75.8%;最低的是衡南县,森林覆盖率为 29.4%。1.3地貌和水系特征地貌和水系特征农业洪涝易损性形成的诱发因素。湘南地属湘江流域,地貌以山地、丘陵和盆地为主体,周围山地坡度大,地层稳定性差,一遇洪水极易产生山洪暴发。广大丘陵和盆地区,地势低矮,水系密布,容易成为洪泛区,农业洪涝易损性较强。周高中低、南高北低的地势格局也使得雨季地表径流自周围山地向中部汇集再流向北部的衡东、衡山,从而导致衡东、衡山两县成为易涝面积较大的县域 8。1.4水田密度和单位面积产值全区耕地占土地面积的 19.99%,其中水田占耕地面积的86.99%。水田主要分布在低平的地方,易受洪水淹没。单位

14、面积上的农业产值不同,遭受同等强度的洪涝侵袭时,其绝对损失量有很大差别,单位面积的农业产值与洪涝易损性成正相关。2001年,江永县农业单产最高,为 1.255 万元/hm2,耒阳市最低,为 0.685 万元/hm2。1.5人口密度与人均收入人既是承灾体,又是致灾因子,人口密度过大对资源环境的压力大,就成为环境系统失衡的诱发因素,故人口密度与农业洪涝易损性成正相关。湘南人口密度表现为盆地、丘陵区稠密、边缘山地稀疏。具体地说,祁东县人口密度最大,人口密度为 490 人/hm2,双牌县人口密度最小,人口密度为 99 人/hm2。农村人口中文化程度偏低,科技兴农意识淡薄,主动防洪抗涝能力较差,也增强了

15、农业洪涝易损性。尤其是近几年来,年轻力壮的劳动力大规模地南下打工,年老体弱者留在家乡从事农业生产,一遇洪水季节,防洪抗涝能力明显减弱,农业洪涝易损性加强。农民所有收入中需扣除基本生活费用部分,剩余的才能转化经营生产或减灾投入,减灾投入越多,洪涝易损性越弱,因此农民人均收入与农业洪涝易损性成反比。2001 年,该区农民人均收入以资兴市最高,为 3 088 元,江华县最低,为 1 253 元 9。1.6水土流失与农田水利设施湘南区位于湘江流域中上游,是湖南省水土流失较严重的地区之一,已出现大面积红色荒漠化现象。全区土壤侵蚀模数为 3 961t/hm2a 10,水土流失面积为 1 387 400hm

16、2。其中衡阳市水土流失面积占耕地面积的 85%,所占比例大。由于水土流失严重,致使衡阳市 28座中型水库中,中度淤积 3 处,强度淤积 2 处。可见水土流失又引起了河川塘库淤塞,382农业现代化研究第 24 卷洪涝灾害多等一系列生态问题。故综合治理水土流失是降低农业洪涝易损性的重要手段。水库水塘和堤坊等农田水利设施是重要的防洪抗涝措施,与农业洪涝易损性成负相关。全区有中小型水库 3 707 座,山坪塘 689 243 口,但由于该区丘陵、冈地分布广,使得山坪塘容量偏小。大多数水库水塘又是 60、70年代修建的,限于当时客观条件,质量差,标准低,不配套。而又“后天失补”,有的多年停修,有的打打停

17、停,大多尚未达到设计效应,加速了工程老化。如衡阳市 28 座中型水库严重险病水库为16 座,占中型水库总数的 58%。在小型水库中,隐患险库 508 处,漏塘占山坪塘总数的 11%。本就不足的水利工程又因失修,更降低了防洪效应。尤其是湘江干流缺乏控制洪水的水利枢纽,强化了农业洪涝易损性。全区以资兴市的水库水塘水塘密度最大,为3.016106m3/hm2。本区大面积农田没有堤防,如永州市辖区的各县域。有堤防的区域,防洪堤设计标准仅 10 年 1 遇,没有 50 年 1 遇的堤防,说明农业抗洪能力较弱,易损性强。2湘南农业洪涝易损性评估湘南农业洪涝易损性评估分 3 个流程进行。首先选取评估指标体系

18、并确定其权重;其次根据确定的指标体系查询 25 个县域相应的数据并输入计算机,建立“湘南农业洪涝易损性评估”数据库;最后建立评估模型并进行量化评价。2.1评估指标体系及权重依据上述农业洪涝灾害脆弱性的形成因素,兼顾资料的可取性和详尽程度,选出表 1 中的 8 项指标,对湘南区的 25 个县域农业洪涝易损性进行定量评估,其中指标权重运用因素成对比较法确定 11。表 1湘南农业洪涝易损性评价指标体系评价指标 Xi指标权重指标数据来源X1:汛期降水量(mm)0.18衡阳市气象局获取X2:农业单位产值(万元/hm2)0.15农业总产值农作物播种面积X3:人口密度(人/hm2)0.11人口总数土地总面积

19、X4:水田密度(hm2/hm2)0.08水田面积土地总面积X5:堤防密度(km/hm2)0.09堤防长度土地总面积X6:农民人均收入0.10湖南经济统计年鉴查取X7:水库水塘密度(hm2/hm2)0.13水库水塘容量土地总面积X8:森林覆盖度0.16湖南经济统计年鉴查取2.2评估模型及方法表 1 中的前 4 个指标(X1,X2,X3,X4)与农业洪涝易损性成正相关,即指标数据越大,易损性愈强,这类指标利用数学模型(1)进行评价。表 1 中 X5,X6,X7,X8与农业洪涝易损性呈反相关,建立数据模型(2)进行评价。Fij=4j=1Xij-Xj(min)Xj(max)-Xj(max)Wj(1)F

20、*ij=8j=51-Xij-Xj(min)Xj(max)-Xj(max)Wj(2)公式(1)(2)中的 Xij表示第 i 个县第 j 个指标数据值,Xj(max)指第 j 个指标数据值中的最大值,Xj(min)指 j 个指标数据的最小值,Wj 表示第 j 个指标的权重,Fij代表在汛期降水量、农业单位产值、人口密度、水田密度综合影响下的农业洪涝易损度,F*ij代表在堤防密度、人均收入、水库水塘密度、森林覆盖率 4 个因素影响下的易损度。第 i 个县最后的易损度就是两者之和,即 Fi=Fij+F*ij,它反映了第 i个农业遭受洪涝威胁的可能性及农业损失程度。2.3评估结果及分析利用“湘南农业洪涝

21、灾害易损性评估”数据库,运用上述模型分别对湘南区的 25 县域进行量化评价,同时采用聚类分析的方法和自然断裂法把 25 个县市的农业洪涝易损性划分为 3 个等级,其结果见表2。从表 2 可以看出,湘南农业洪涝易损性存在明显的地 域差异,以祁东 县的易 损性最 大,高 达0.691,其主要影响因素是人口密度最大,农民人均收入偏低,水库水塘容量较小,森林覆盖率不高。资兴市最小,仅 0.228。这是由于资兴市农民人均收入最高,防洪投入较多,森林覆盖率较高。25 个县域中,10 个为高度易损型,占 40%;12 个属于中度易损型,占 48%;3 个县域农业洪涝易损性较弱。为了更直观地反映农业易损性的地

22、理规律,利用 GIS 技术绘制成图 1。由图 1 看出,湘南农业洪涝易损性地域差异大,中部县域易损性最强,其主要原因水田面积分布广,农田水利设施薄弱,森林覆盖率低,人口密度又大,水土流失严重。因此中部地区应严格控制人口,综合治理水土流失,协调人地关系。同时要调整农业结构,如对于一些地势低平,洪水易淹的水稻第 5 期刘兰芳等:农业洪涝灾害风险分析与评估以湘南农业洪涝易损性为例383田,应实施大面积养鱼或藕鱼混养等,大力发展避洪农业 12。表 2湘南农业洪涝易损性评价结果高度易损性(Fi 5.55)中度易损性(4.55 Fi5.55)低度易损性(Fi4.55)祁东县(0.691)嘉禾县(0.667

23、)新田县(0.669)桂阳县(0.625)宁远县(0.610)安仁县(0.592)临武县(0.559)江永县(0.592)祁阳县(0.564)衡南县(0.570)衡南县(0.541)东安县(0.506)耒阳市(0.519)常宁市(0.504)宜章县(0.536)衡山县(0.549)江华县(0.542)蓝山县(0.529)汝城县(0.533)桂东县(0.554)道县(0.532)永兴县(0.473)衡东县(0.444)双牌县(0.433)资兴市(0.228)图 1湘南农业洪涝易损性分布图3结论与讨论3.1湘南区农业洪涝易损性较高,区域差异也较为明显。以中部地区易损性最强,同时中部地区水系发达,地

24、势低平,洪水危险性更大,加之人地矛盾突出,水土流失严重。因此,中部地区的防洪抗涝任务十分艰巨。只有大力发展水保型农业和避灾农业,才能促使农业可持续发展。3.2农民人均收入偏低,农业投入不足,科技兴农意识淡是湘南农业洪涝易损性形成的主要原因。合理布局农业,调整农业结构,发展高科技农业是降低农业洪涝易损性的根本措施。3.3农业洪涝灾害风险分析与评估是一个非常复杂的系统工程。农业洪涝易损性分析只是其中一个方面之一,它不能全面反映区域遭受洪涝威胁的可能性,但能表示遭遇洪水量,农业损失的程度。在人类没有办法改变洪水致灾过程的情况下,降低农业洪涝易损性就是减灾的关键途径。参考文献:1 Kenneth He

25、witt.Regions of RiskM.Prodused by LongmanSing apore Publishers(Pte)Ltd,1997:1415.2 Blakic Cannon P T,Davis,Wisner B.At Risk:Natural Hazard,Peoples Vulnerability and Disaters M .London:Routledg e,1994:1321.3 史培军.三论灾害研究的理论与实践J.自然灾害学报,2002,11(3):19.4 黄崇福.自然灾害风险分析的基本原理 J.自然灾害学报,1999,8(2):2129.5 杜鹏,李世奎.农

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