变化环境下中国干旱综合应对措施探讨，本文主要内容关键词为：干旱论文,中国论文,应对措施论文,环境论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1007－7588（2010）02－0309－08
1 引言
全球因自然灾害死亡的人数中有61％是气象灾害造成的。我国近十几年平均每年发生的气象灾害中以旱灾最多，占总受灾面积的55％。据1950年－2008年的资料统计，全国年均受旱面积21.57×
，成灾面积9.56×，因旱损失粮食158.0×
kg（图1）。其中，1991年－2008年全国年均因旱粮食绝收面积2.90×，饮水困难人口2801×人，饮水困难牲畜2197×头（图2）。干旱影响到水循环及其伴生水环境、水生态和水沙过程，诱发了一系列生态、环境及社会经济问题。如何应对变化环境（即由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所引起的一系列陆地、大气与水循环的变化）下的干旱，已成为我国实现和谐发展过程中亟待解决的关键问题之一。
本文系统介绍了我国干旱特点和发展趋势，分别从长期宏观发展战略层次上、中尺度时段和短尺度时段三个时间层面上，从水资源承载力、水资源配置及调度等方面阐述了变化环境下我国干旱综合应对措施，为抗旱工作提供强有力的依据。
2 我国干旱的主要特点及发展趋势
2.1 主要特点
我国干旱具有普遍性、连续性、季节性和地域性等分布性特征。
（1）普遍性。中国历史上就是一个旱灾严重的国家。自公元前206年－1949年2156年间，中国发生较大旱灾1056次，平均2年1次。从1950年－1990年的41年间，中国有11年发生了特大干旱，发生频次为27％。从1991年－2008年的18年间，中国有7年发生了特大干旱，发生频次为40％。
（2）区域性。2008年全国因旱受灾面积东北地区占33.3％，西北地区占23.7％，黄淮海地区占28.2％，长江中下游地区占5.4％，西南地区占6.3％，华南地区占3.1％。全国因旱粮食损失及经济作物损失最严重的是东北地区，分别占全国的33.5％和30.4％。农村因旱饮水困难最为严重的是西北地区，占全国因旱饮水困难人口的28.8％[1]。
（3）季节性。春季，干旱主要集中在华北大部、东北西部、海南、云南和四川南部，发生频率高达50％～80％；夏季，干旱主要集中在东北西部、华北大部、西北东部及黄淮北部，发生频率达50％～60％；秋季，我国干旱多发区主要分布在东北西南部、华北、黄淮、长江中下游地区和华南等地，发生频率为40％～60％；冬季是全年降水最少的季节，北方农作物停止生长，对作物生长有影响的干旱主要出现在南方。华南、西南为冬旱主要发生区，华南南部及云南大部发生频率达50％～70％[2]。
（4）连续性。以辽宁省为例，1949年以来的60年间，全省连旱3年3次（1970年－1972年，1980年－1982年，1987年－1989年）；连旱5年2次（1951年－1955年，1991年－1995年）；连旱6年2次（1968年－1973年，1999年－2004年）；连旱9年（1957年－1965年）和连旱10年（1975年－1984年）各1次。
2.2 发展趋势
随着全球气候的变化，以及经济社会发展带来的用水需求的增加，中国干旱缺水问题十分突出。主要表现在：发生频率增加、受旱范围扩大、影响领域扩展、灾害损失加重等方面。
（1）干旱发生频率和影响范围扩大。据1950年－2008年的资料统计，我国旱灾发生的频率和强度，以及受灾人数和财产损失程度均有增长的趋势（图1）。近30年来，尤其是2000年以来，中国北方地区旱灾高发，南方多雨地区季节性干旱也日趋严重，干旱呈现从北向南、从西向东扩展的趋势。20世纪70年代，中国城市干旱缺水问题开始显现，有16个城市发生32次严重干旱缺水事件；80年代有45个城市发生135次严重干旱缺水事件；90年代以来，中国城市干旱缺水问题进一步加剧，仅2000年大旱时，全国就有18个省（区、市）620座城镇缺水，影响人口达2600多万。
图1 1950年－2008年中国因旱受灾面积、成灾面积和粮食损失情况
Fig.1 The loss in food production due to drought during 1950-2008
（2）干旱影响领域扩展。干旱影响领域已由农业为主扩展到工业、城市、生态等领域，工农业争水、城乡争水和国民经济挤占生态用水现象越来越严重。如1980年－2007年，中国总用水量从约0.44×
增加到0.58×，增加了32％，其中生活用水从约0.03×增加到0.07×，增长了1.6倍；工业用水从0.05×增加到0.14×，增长了2.1倍。
图2 1991年－2008年中国因旱粮食绝收、饮水困难人口、饮水困难牲畜情况
Fig.2 The loss in food production and the people and lives rock drinking water difficulty due to drought in China during 1991－2008
（3）干旱造成的损失加重。如图1所示，1950年－2008年全国旱灾受灾面积、成灾面积和粮食损失均有增长的趋势。50年代平均成灾面积为5.18×
，60年代为7.99×，70年代增至8.56×，80年代达11.29×，90年代高达11.94×，进入21世纪后，2000年－2008年9年干旱平均成灾面积达14.56×。特别强调的是，2009年我国出现了罕见的50年一遇的特大旱灾，河南、安徽、山东等10个省份遭遇严重干旱，其中山东省农田受旱面积高达2030，安徽省直接经济损失近16×元，河南省13×人出现饮水困难。
3 变化环境下我国干旱综合应对措施
图3给出了当前应急抗旱模式与未来干旱风险管理模式的区别，从图中可以看出，当前的应急抗旱模式过分依赖和开发现有自然资源，缺少早期预警系统，导致社会在旱灾面前的脆弱性增加，而风险管理抗旱模式是基于风险分析的干旱政策以及与其相应的干旱预案和预防性的减灾策略，实施了早期预警系统，消减了干旱的影响，增强社会抵御干旱的能力[3]。因此，减轻干旱的经济和生态环境损害，应该把关注重点放在长期的水资源规划，中期的水资源配置与调度，以及短期的应急预案上。
图3 干旱危机管理与风险管理的区别
Fig.3 The difference between crisis management and risk management of drought
3.1 长期规划上，需构建与水资源承载能力相适应的经济社会发展模式
目前我国水资源供需矛盾突出，工业的迅速发展，城市化进程的加快，尤其是大量的乡镇企业迅猛崛起，导致工农业争水、城乡争水、地区间争水和挤占生态用水等矛盾的加剧，变化环境下，只有从长期宏观发展战略层次上构建与水资源承载能力相适应的经济社会发展模式，进行种植结构和工业产业结构优化调整，才能保持水资源需求量的长期稳定，保证各方的用水安全，解决部分水资源短缺问题，并从根本上减少干旱的危害（图4）。
图4 构建与水资源承载力相适应的经济社会发展模式总体框架
Fig.4 The modes of the economic and social development suited to water resources carrying capacity
水资源承载能力是指在将来不同的时空尺度上，以预期的经济技术发展水平为依据，在对生态环境不构成危害的条件下，经过合理的水资源优化配置，某一区域内水资源持续供养区域经济规模和人口发展的最大能力[4]。干旱内陆河流域有限的水资源承载了过多的人口及经济活动，使水循环过程发生了深刻变化，带来生态环境的巨大改变。在干旱区，由于经济与生态对水资源的双重依赖，水与生态问题密切相关[5]。在水资源规划过程中，必须将水资源的社会需求和水资源承载力联系起来，在生态环境系统可持续约束下，将影响供水和需水的主要因素均作为内生变量来考虑，在各个规划水平年应尽量保持需水、供水和水质的动态平衡。因此必须在对水资源的需求与水资源承载能力之间寻找一个平衡区域，研究两者的平衡关系，同时考虑对需水的控制以及需水和供水间的相互作用，并在定量的基础上进行多目标可持续意义下的优化配置，以保证水资源规划的可行性和现实性[6]。
通过调整工业产业结构提高水资源承载力，火电、纺织、石油化工、造纸、钢铁等高耗水行业，应逐步向水资源丰富地区转移；结合产业结构优化升级，全面推行清洁生产，大力发展循环经济；加速淘汰浪费水资源、污染水环境的落后生产工艺、技术、设备和产品；坚决关停并转移一批生产规模小、工艺落后、用水量大、污水排放量大的企业。实行工业产业结构调整之前，应先明确干旱类型及干旱的概念，具体对于区域水资源短缺来说，它所描述的是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和质的时空分布不能满足现实标准下的区域内人口、社会经济、生态环境等系统对水资源需求时的状态[7]。
以唐山市工业产业结构调整为例，唐山市用水特点是工业用水比重大，而影响工业用水量大小的主要因素是工业结构、工业用水水平以及管理水平等，未来的发展需要在结构、用水水平以及管理水平等方面加大投入；唐山市目前的产业结构，属耗水型产业结构，其中电力、煤炭、造纸、建工、纺织等行业的万元增加值用水量较高，但电力、煤炭等行业在唐山地区又处于基础行业的地位，不能缩小其发展规模，故对造纸、纺织等行业的发展规模进行适度限制。对于现状年，唐山市以钢铁、机械、化工行业为结构调整重点，以能源工业即电力、煤炭行业为结构调整核心，按照循环经济发展方式，借助有利地理位置，通过建立沿海经济隆起带，推进唐山经济社会的快速发展，在没有进行技术更新且工业增加值不变的前提下，工业用水下降17.4％，实现节约工业用水1.4×
。全市2020年仍以钢铁、电力、煤炭、化工、机械行业作为唐山市发展的重点，工业预测增加值4865.7×元，调整后用水量为9.9×，需水量比调整前下降0.5×，降幅达到4.8％[8]。
通过积极调整农作物布局，优化种植结构，发展高效节水农业和生态农业，提高水资源承载力；加速大中型灌区改造和配套，提高节水灌溉面积的比重；缺水地区要因地制宜地调整农作物种植结构，发展节水旱作农业，减少水稻、冬小麦等耗用水较多的种植比重；积极培育和推广耐旱的优质高效作物品种，发展雨热同期作物。以经济效益最大为目标调整种植业内部种植结构，唐山市多年平均粮食产出为57.0×kg，多年平均蔬菜产出为76.6×kg，至2005年冬小麦种植面积为4.99，水稻1.82，蔬菜，瓜果4.58，利用区域水资源承载能力计算模型研究表明[9]，唐山市应该适当压缩水稻和冬小麦，增大蔬菜的种植面积，同时进一步加快蔬菜特色化、规模化发展。
以2008年受旱较为严重的塔城地区为例，2000年其农田、林果、草场灌溉面积分别为4.89×
、0.56×、0.71×，总的灌溉面积为6.16×，到2007年上述面积分别达到8.68×、0.79×、0.71×，总灌溉面积达到10.18×，7年增加总灌溉面积4.02×，其中农田灌溉面积就增加了3.79×，占总灌溉面积增加量的94％。塔尔盆地平原区地下水总补给量10.09×，地下水资源量8.74×，可开采量3.21×，实际开采量4.78×，地下水超采1.58×。而2005年、2006年、2007年新疆水资源公报资料表明，这3年农业用水量分别为18.09×、18.61×
、21.24×，分别占总用水量的比例为95.3％、88.3％、90.9％，其中农业地下水供水量分别为4.70×、5.07×和5.71×，分别占地下水总供水量的93.8％、95.8％和93.5％。以上数据说明塔城地区不但地表水、地下水大部分主要用于农田灌溉，而且超采的地下水也被大部分用于灌溉。可见随着灌溉面积的大规模扩大，势必增大了对水资源的利用，部分地区已危及了生态环境稳定，扩大受旱风险，因此应通过调整种植结构来提高水资源承载力。
另一方面，通过构建与水资源承载力相适应的经济社会发展模式，改变了内蒙古过去不顾区域资源禀赋和环境承载能力，盲目“铺摊子，上项目，遍地开花”的发展思路，提出了四大产业基地、五大宜居城市与五大生态屏障区相结合的总体格局，明确了四大能源化工基地因地制宜、优化整合的发展模式，提出了牧业发展布局由牧区向农牧交错区转移，牧业发展由数量型向质量型转变的发展方向。通过构建于水资源承载力相适应的经济社会发展模式，促进宁东能源化工基地煤基循环经济产业链结构及物质代谢流程的优化，实行煤炭、电力、化工、建材产业的综合开发，形成了煤炭→电力→建材、煤炭→煤化工→建材等循环经济产业链。
3.2 中尺度时段上，需优化水资源调配体系
首先，在中尺度时段上，优化水资源配置体系。水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内，遵循有效性、公平性和可持续性的原则，利用各种工程与非工程措施，按照市场经济的规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、保障有效供给、维护和改善生态环境质量等手段和措施，对多种可利用水源在区域间和各用水部门间进行的配置。
水资源合理配置的目标，是兼顾水资源开发利用的当前与长远利益、兼顾不同地区与部门间的利益、兼顾水资源开发利用的社会、经济和环境利益，以及兼顾效益在不同受益者之间的公平分配（图5）。水资源合理配置的主要内容包括：在空间上，通过跨地区、跨流域调水来调剂水资源的余缺；在时间上，通过水库等调节工程来解决年内和年际水资源分布不均匀的问题；在不同的国民经济用水部门间，按照协调发展的投入产出关系实行计划供水；在开源与节流的关系上，坚持在节约的基础上扩大供水能力，控制需水的过度增长；在水资源的开发利用模式上，不仅重视原水的开发，更要注重污废水的再生处理及回用；在除害与兴利的关系上，要注重化害为利，将洪水转化为可用的水资源[10，11]。
图5 预留应急水源以应对干旱的水资源合理配置
Fig.5 Making emergency water source of water resources regulation
从广义水资源合理配置的内涵出发，实行经济生态系统广义水资源合理配置。在配置目标上，满足经济社会用水和生态环境用水的需要，维系了区域社会－经济－生态系统的可持续发展；在配置基础上，以区域经济社会可持续发展以及区域人工－天然复合水循环的转化过程为基础，揭示了水资源配置过程中的水资源转化规律，以及配置后经济社会和生态系统的响应状况，为区域水资源的可持续利用提供依据；在配置内容上，不仅对可控的地表水和地下水进行配置，还对半可控的土壤水以及不可控的天然降水进行配置，配置的内容更加丰富；在配置对象上，在考虑传统的对生产、生活和人工生态的基础上，增加了对天然生态配水项，配置对象更加全面；在配置指标上，将配置指标分为三层，最高一层是广义水资源（包括降水转化的土壤水在内）的供需平衡指标，即经济和生态系统实际蒸腾蒸发消耗的水量与理想状态下所需水量的差值，反映的是所有供水水源与实际耗水量之间的缺口。
其次，在中尺度时段上，优化水资源调度体系。以黄河水量统一调度为例，20世纪90年代，黄河流域干旱缺水和疏于有效管理，难于满足流域经济社会快速发展的需要。由于干旱缺水所引发的矛盾也日益尖锐和突出，河道外耗水量占天然径流量73％，已超过其承载能力，导致黄河下游频繁断流。1997年断流最为严重，距河口最近的利津水文站全年断流达226天，断流河段长达704km，占下游河道长度的90％。
自1999年实施黄河水量统一调度以来，依靠行政、工程、科技、经济、法律等综合手段，黄委积极开展了流域水量统一调度工作，已成功实现了连续10年不断流，有力支援了流域抗旱工作，最大限度减少了由于干旱造成的经济损失。黄河水量调度主要措施如下：①行政措施：黄河水量调度计划、调度方案和调度指令的执行，实行各级行政首长和主要领导负责制；②工程措施：通过黄河干流龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底水库和支流陆浑、故县、东平湖水库的联合调度，调节水资源时空分布，提高了水资源的利用率；③科技措施：通过建设黄河水量调度管理系统，大幅提升了应急反应能力和决策水平，实现了在线监视全河水雨旱情和引水信息；④经济措施：经济手段主要表现在征收水资源费和调整供水价格上；⑤法律措施：根据黄河水量调度需要，加强制度和法律、法规建设，法律手段不断健全[12]。
统一调度促进了黄河流域抗旱工作的开展，在有力支援流域抗旱用水的同时，还在流域内建立了公平、公正的用水秩序。统一调度以来增加了黄河供水区国内生产总值（GDP）2705×元，增加粮食产量372.0×kg。统一调度促进了节约用水，超计划用水得到一定遏制，统一调度后与统一调度前相比，黄河年均地表水耗水量减少20×左右，黄河流域农田灌溉定额由1990年的7710／
降低至2006年的6300／，万元GDP平均用水定额由1990年的1672降低至2006年的354。统一调度增加了河流生态用水，遏制了流域特别是下游地区生态恶化趋势。统一调度以来河口三角洲湿地增加250，湿地生态系统逐步改善，生物多样性明显提高，黄河口生态系统2006年已恢复至亚健康[13]。
3.3 短尺度时段上，需制定有效应急预案
在短尺度时段上，需制定有效应急预案，保障应急水源。目前，我国采取的应急预案主要包括以下几方面：
（1）作好预防预案准备工作。加强宣传，增强全民预防干旱灾害和自我保护的意识，做好抗大旱的思想准备；建立健全抗旱组织指挥机构，落实抗旱责任人、抗旱队伍和干旱易发重点区域的监测网络及预警措施，加强抗旱服务组织的建设；按照分级负责的原则，储备必需的抗旱物料，合理配置等。
（2）根据干旱的严重程度和范围，编制抗旱预案和应急响应，以主动应对不同等级的干旱灾害。
（3）出现旱灾后，在采取紧急措施的同时，向上一级防汛抗旱指挥机构报告，并且及时、准确、客观、全面地向公众传送旱情信息。
（4）出现旱灾后，事发地抗旱指挥机构应及时做好群众的救援、转移和疏散工作，作好安全防护和医疗救助。
但是，目前的应急预案存在的一个主要问题是应急水源大部分来自地下水，而水从含水层中转移走的速度要快于水流入含水层使其得到补充的速度，当地下水面下降到一定程度，形势就变得很严重，可能导致海水倒灌，积聚的盐分使得作物受到损害，生活生产用水受到污染。因此，抗旱用水应以水资源承载能力为基础，根据不同行业的缺水敏感性不同作物的耐性预留应急水源，实行先生活、后生产，先地表、后地下，先节水、后调水，科学调度，优化配置，最大程度地满足城乡生活、生产、生态用水需求。同时，调动全民抗旱积极性，在组织、工程、物料、通信等方面也应作好抗旱准备。
4 结论
我国干旱具有普遍性、连续性、季节性、地域性等分布性特征。而随着全球气候变化以及经济社会发展带来的用水需求的增加，我国干旱缺水问题更加突出，主要表现在发生频率增加、受旱范围扩大、影响领域扩展、灾害损失加重等方面。因此，探讨变化环境下我国干旱综合应对措施具有重要意义。从长期宏观发展战略层次上，构建与水资源承载能力相适应的经济社会发展模式（重点种植结构和工业产业结构），可从根本上减少干旱危害；在中尺度时段上，优化水资源调配体系是干旱综合应对的重点；在短尺度时段上，需制定有效应急预案，保障应急水源。但是，由于气候变化和人类活动具有复杂性，使得降水预报和需水预报难以做到实时准确，未能达到预报标准，因此，有效应对干旱，降低干旱的危害，还需作进一步研究。
收稿日期：2009－10－11；修订日期：2009－12－10