雷向杰，李　茜，王　娟，李化龍，李紅梅，雷天驕

(1.陜西省氣候中心,陜西 西安 710014；2.陜西省農業(yè)遙感信息中心,陜西 西安 710014；3.西北大學,陜西 西安 710127)

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陜西關中地區(qū)旱澇演變規(guī)律和21世紀旱澇特點分析*

雷向杰1，李茜1，王娟1，李化龍2，李紅梅2，雷天驕3

(1.陜西省氣候中心,陜西 西安 710014；2.陜西省農業(yè)遙感信息中心,陜西 西安 710014；3.西北大學,陜西 西安 710127)

摘要:基于關中地區(qū)1961-2014年降水資料，集成關中地區(qū)氣象干旱和洪澇以及農業(yè)、水文旱澇的已有研究成果，利用線性趨勢分析等統(tǒng)計方法，對關中地區(qū)旱澇現狀和演變規(guī)律進行分析，結果顯示：①近50多年關中地區(qū)旱澇變化總趨勢為降水減少，氣象干旱日數增多，強度增強，水文干旱、農業(yè)干旱趨于嚴重；②關中地區(qū)旱澇年代際差異明顯，1990年代降水最少，氣象干旱和水文、農業(yè)干旱最為嚴重，1980年代前期降水最多，洪澇最為嚴重；③21世紀以來關中地區(qū)降水呈增多趨勢，氣象干旱日數減少，強度減弱，洪澇頻次有所增加；④預計關中地區(qū)未來5年降水略增，洪澇頻次可能增加。

關鍵詞:關中地區(qū)；旱澇；變化趨勢；年代際變化；趨勢預估

關中地區(qū)位于陜西省中部，西起寶雞，東至潼關，海拔325～800 m，面積約3.4×104km2，包括5市的44個縣(區(qū)、市)，占陜西省面積的16.5%。關中地區(qū)是陜西省主要農業(yè)區(qū)和工業(yè)集中分布帶，關中―天水經濟區(qū)是國家西部大開發(fā)中確定的三大重點經濟區(qū)之一。干旱是關中地區(qū)出現最多，持續(xù)時間最長，危害范圍最廣的自然災害，關中地區(qū)中東部為嚴重旱災風險區(qū)[1-6]；洪澇是關中地區(qū)造成人員傷亡最多的氣象災害，關中地區(qū)東南部三門峽水庫回水線頂端的“二華夾槽”是全國重點防汛地段之一[7-8]。

研究關中地區(qū)旱澇的成果不少，但分析關中地區(qū)降水演變特點和格局變化,分析21世紀以來關中地區(qū)降水變化特點及其未來變化趨勢，集成旱澇研究已有成果綜合分析今后關中地區(qū)旱澇發(fā)生頻率變化及其影響的成果很少。本文對關中地區(qū)近50多年降水變化特點進行分析，對關中地區(qū)旱澇演變規(guī)律和格局變化以及21世紀以來關中地區(qū)旱澇特點和變化趨勢進行分析，旨在為關中地區(qū)今后防災減災和水資源合理利用提供參考。

1關中地區(qū)旱澇時空分布特點

關中地區(qū)年均降水量500～750 mm，呈南多北少、西多東少的特點。年降水變率16%～18%，高值區(qū)分布在中東部的咸陽、高陵、富平、大荔一帶[8]。降水最多年和最少年比值在2.43～3.74。6-9月降水量占全年降水的70%左右，7-8月為主汛期。關中地區(qū)年均氣象干旱日數為90～180 d，年干旱頻率50%以上，中東部達60%以上。干旱頻率春季30%左右，夏季30%～60%(中東部50%～60%)，秋季40%左右，冬季30%左右。關中平原年均重旱和特旱日數21～55 d，其中特旱10～20 d，夏季重度以上干旱發(fā)生機率較大，為15～20 d，較其他各季明顯偏多[9]。關中地區(qū)春季首場透雨出現日期(單站過程降水量≥20.0 mm，或日降水量≥15 mm降水開始日期)為4月10-20日[8]，夏旱和春夏連旱頻率較高，春夏連旱占總數的38%，干旱主要時段在6、7、8三個月。1980年代后期開始關中地區(qū)旱災發(fā)生頻率明顯增加,強度加大，持續(xù)時間延長，旱災有明顯的加重趨勢[11,13-14]。

關中地區(qū)年均暴雨日數西部0.7～1.2 d，中東部0.3～0.7 d，暴雨頻次7-8月最多，6月和9月次之。暴雨造成的死亡人數1970、1980年代最多，近10年明顯減少[12，14]，但1960年代以來，暴雨洪澇災害造成的受災人口和農作物受災面積總體呈增加趨勢，嚴重洪澇多發(fā)于夏季[8]。連續(xù)降水日數大于4 d，過程降水量大于20 mm的連陰雨年均4～5次，夏秋季各1～2次，春季不到1次，大多數連陰雨發(fā)生在7～9月[5]。關中地區(qū)汛雨開始日期(6月起單站第一次過程降水量≥30mm降水開始日期)多為6月26日-7月1日，平均終日(最后一次≥30mm降水過程開始日期)為9月25日[8]。1961年以來連陰雨對年降水量的貢獻率呈減少趨勢，關中西部貢獻率減少最明顯，為3～5%/10年，東部2～3%/10年。1960、1980年代年連陰雨天氣頻次偏多，1970年代、1990年代和2000年代連陰雨頻次較少。

圖1　關中地區(qū)各縣(區(qū))氣象站分布圖

2關中地區(qū)旱澇演變規(guī)律

2.1近50多年關中地區(qū)旱澇變化趨勢

2.1.1關中地區(qū)降水變化趨勢

近50多年關中地區(qū)降水總體上呈減少趨勢[10-12]，多數地區(qū)年降水量線性減少率在10 mm/10年左右，整個地區(qū)平均降水量1961-2010年、1961-2012年和1961-2014年線性減少率分別為-10.5 mm/10年、-6.8 mm/10年和-6.9 mm/10年(圖2、表1)。

圖2　1961-2014年關中地區(qū)年平均降水距平(a)和各縣(區(qū))年降水距平百分率(b)變化圖(圖中方框內為關中地區(qū)，下同)

地區(qū)降水量距平/mm1961-19701971-19801981-19901991-20002001-20102011-2014線性趨勢/(mm/10年)1961-20142001-2014關中地區(qū)22.7-17.8 47.9-57.4-3.919.3-6.933.5陜北地區(qū)32.4-10.1-3.5-50.8-4.791.5-2.873.3陜南地區(qū)16.1-14.3 79.9-85.5-11.438.8-7.995.3

圖3　關中地區(qū)1961-2014年各季節(jié)和年降水量變化趨勢分布圖

1961-2014年各縣(區(qū))年降水量線性減少率僅關中西部鳳縣為正值，其余均為負值，減少幅度為1～22 mm/10年，東部華縣、藍田、華陰、澄城、富平減少幅度較大。關中地區(qū)夏、冬季降水量呈增加趨勢，春、秋降水量呈減少趨勢(圖3)，以4月降水減少最為明顯，8月降水增加最明顯。

2.1.2關中地區(qū)氣象旱澇變化趨勢

關中地區(qū)1961-2010年干旱日數和干旱強度呈增多、增強趨勢。其中春、秋季干旱日數、干旱強度呈增多、增強趨勢，夏季和冬季變化趨勢不明顯[9]。關中地區(qū)中部咸陽市年干旱日數增加率5 d/10年，年干旱日數大于150 d的年份1961-1985年出現2次，1986-2010年出現7次；后25年和前25年相比，特旱年增加33%，重旱年增加25%，中旱年增加20%，輕旱年增加11%，高等級干旱增加趨勢較為明顯。1960-2010年關中地區(qū)澇的比例從1995年前的28.6%下降至25.0%，正常從51.4%減少為31.3%，干旱由20.0%上升為43.8%，關中地區(qū)降水減少，干旱化趨勢明顯[14-15]。

2.1.3關中地區(qū)旱澇影響變化

1950-2003年關中地區(qū)農業(yè)旱災成災率呈增加趨勢，平均以4.452%/10年的速率增加。農業(yè)旱災成災率和受災率呈正相關，而且兩者關系密切，相關系數通過信度為0.01的檢驗。關中地區(qū)農業(yè)旱災年均成災率14.98%，東部渭南市的旱災出現頻率最高為19.57%，銅川市、寶雞市、咸陽市分別為8.68%，7.61%和2.17%[16]。關中地區(qū)夏旱和冬春連旱居多。1961-2011年出現干旱104次，其中夏旱39次，約52%的干旱主要時段集中在6、7、8三個月，其次是前一年10月至次年3月[2]。1961-2008年約62%的干旱主要時段集中在6、7、8三個月[17]。

關中地區(qū)降水減少和人類活動對水資源開發(fā)利用程度增高，使渭河徑流呈現不斷減小的趨勢，1990年代徑流量銳減。渭河華縣站(控制全流域面積的97.8%)最豐年1964年為188×108m3，最枯年1995年、1997年為17×108m3。華縣站連枯年段出現次數多于連豐年段出現次數，連枯年段最長達11年，連豐年段最長為4年，同時徑流年內分配不均，徑流主要集中在汛期。1969年以前渭河咸陽站平均年徑流量為58.4×108m3，華縣站平均年徑流量為93.4×108m3，均高于1934-2004年平均值。咸陽站1990-2004年平均年徑流量20×108m3左右，不到多年平均值的一半，華縣站1990-1999年平均徑流量只有多年平均的57.9%[18-21]。

2.2關中地區(qū)旱澇年代際變化特點

2.2.1關中地區(qū)降水年代際變化特點

近50多年關中地區(qū)年降水量1990年代最少，1970年代次之；1980年代最多，1960年代次之，2000年代降水仍較少，但已接近平均值，相對于1990年代明顯增加，近4年降水量偏多(表1)。1990年代是關中地區(qū)年降水量最少的時期，多項式擬合表明關中地區(qū)平均年降水量在1990年代達到低谷后開始增加(圖2)。從表1可知關中地區(qū)和陜西其它兩個自然區(qū)降水的年代際變化特點基本一致。大雨以上降水發(fā)生頻次1970年代和1980年代偏多，1990年代偏少，2000年以來頻次逐漸增加。連陰雨1960年代、1980年代偏多，1970年代、1990年代和2000年代偏少。

從每5年年平均降水量看，關中地區(qū)年降水量1981-1985年最大，其次為1961-1965年，1971-1975年，分別較1961-2010年平均值(584.5 mm)多108.7 mm，64.5 mm，17.0 mm。1991-1995年降水量最少，其次為1976-1980年，1996-2000年，分別較1961-2010年平均值少79.8 mm，54.5 mm，36.7 mm。關中地區(qū)降水最多年按出現站數多少依次為2003、1983、1964、2011、1981年，最少年依次為1997、1995、1977、1986和1979、2002年。1971-2006年關中地區(qū)暴雨頻次平均值為34站日，平均每站每年暴雨日數為0.8 d，2003年最多，為76站日，1993年最少，6站日[7]。

2.2.2關中地區(qū)氣象旱澇年代際變化特點

關中地區(qū)1960年代、1980年代前期偏澇，1964、1983、1984為嚴重澇年。1983年9-10月降水日30～35 d，降水量300～400 mm，日照偏少60%～70%，關中地區(qū)大部降水量超過歷史同期記錄，致使作物貪青晚熟，成熟期普遍推遲了半個

月，矮桿作物被淹，秋收秋種無法進行，棉花嚴重減產，農業(yè)生產損失很大。1983年10月6日華山附近山體滑塌造成隴海鐵路中斷停車20 h以上。西安北城門裂縫、傾斜，部分城墻垮塌。

圖4　關中地區(qū)各年代各季節(jié)和年降水距平百分率分布圖

1990年代偏旱，1995、1997年為嚴重旱年，1980年代中期至1990年代初旱澇交替，21世紀后正常偏澇年份居多[15、17]。關中地區(qū)年干旱日數和干旱強度均具有階段性變化特征，且變化趨勢基本一致。1960年代至1990年代初處于干旱日數緩慢增多、強度緩慢增強階段，1990年代中后期為干旱日數最多、強度最強階段，2000年以后干旱日數趨少、強度趨輕。近50多年年干旱日數最多的是1995年，其次為1986、1999和1997年，強度最強的是1995年，其次為1997、1999、1977、1986年。1995-2002年持續(xù)性干旱出現8次，其中6次持續(xù)5個月以上，持續(xù)干旱強度最強的是1998-1999年持續(xù)7個月的秋冬春連旱，1997年5-11月春夏秋連旱和1995年2-7月冬春夏連旱。1985-1987年、1994-1997年及1999-2002年出現了連年干旱，1994-1997是關中地區(qū)出現連年干旱，且程度最為嚴重的時段[9]。

2.2.3關中地區(qū)旱澇影響年代際變化

陜西每年都有不同程度的旱災發(fā)生，1950-1979年以輕旱為主,1980-2003年以中旱、重旱為主。關中地區(qū)農業(yè)干旱成災率1990年代最高，為23.36%，1950年代最輕為4.69%。

以華縣和狀頭水文站的年徑流量之和表征渭河流域年徑流量，其最大值和最小值分別為1964年212.64×108m3和1995年21.50×108m3，自1989年顯著減少。流域出口斷面年徑流量較長連續(xù)豐、枯時段分別為1961-1968年、1995-2001年，且分別于1950-1968年和1982-1993年經歷濕潤和正常階段，于1970-1974年、1976-1980年、1994-2007年經歷干旱階段[20]。1990年代是關中地區(qū)降水最少的時期，渭河華縣站1990年代平均徑流量43.0×108m3，不及多年平均值的58%。1995年關中地區(qū)大旱，渭河最大支流涇河張家山段出現歷時5 d的斷流。1990年代渭河林家村、華縣、楊家坪水文站實測徑流量均值較其1956-2000年均值減少40%以上。粗略估算渭河流域1990年代相對于1956-1979年降水量減少影響渭河流域地表徑流減少占同期徑流減少量的55%[22-23]。

321世紀以來關中地區(qū)旱澇現狀分析

3.121世紀以來關中地區(qū)降水變化特點

2000-2014年關中地區(qū)年平均降水量呈增加趨勢，線性傾向率為43.7 mm/10年(圖5a)，大雨以上降水發(fā)生頻次逐漸增多。近15年年降水量在關中西部、北部部分地區(qū)呈增加趨勢，西南部的增加趨勢更明顯，而東部地區(qū)的降水呈減少趨勢。其中各季降水量的特點如下：春季關中地區(qū)全部呈增加趨勢，南部地區(qū)增加趨勢更明顯；夏季西部部分地方、北部部分地方和東部部分地方呈增加趨勢，中部大部分地方呈減少趨勢；秋季西部部分地方呈增加趨勢，其余地方呈減少趨勢；冬季整個地區(qū)呈減少趨勢(圖6)。

圖5　關中地區(qū)2000-2014年年平均降水量(a)和各縣(區(qū))年降水距平百分率(b)變化圖

3.221世紀以來關中地區(qū)氣象旱澇特點

關中地區(qū)21世紀以來沒有發(fā)生特別嚴重的大范圍連年干旱，但局域性干旱仍頻繁發(fā)生，“十年九旱”的現狀沒有改變。關中地區(qū)2008年10月至2009年2月、2010年6月中下旬、2010年11月中旬至2011年2月中旬、2012年6月上中旬、2013年3至5月、2014年7月中旬至8月上旬都出現了比較嚴重的區(qū)域性干旱。

冬季、春季和秋季干旱的持續(xù)時間一般都比較長，而夏旱持續(xù)時間不一定都很長，但其發(fā)展快，強度大，經常造成農作物絕收。例如，2013年春季干旱，氣象部門3月29日發(fā)布干旱黃色預警信號到5月10日解除預警信號持續(xù)42 d。2014年7月底至8月上旬關中地區(qū)和商洛市干旱，氣象部門7月28日發(fā)布干旱黃色預警信號到8月8日解除，持續(xù)12 d，但干旱發(fā)展非常迅速，表2所示為監(jiān)測分析的氣象干旱面積。

21世紀以來關中地區(qū)干旱日數趨少、強度趨輕，洪澇災害發(fā)生頻率有所增加。2010年7-8月、2011年9月、2003年8-10月、2014年9月關中地區(qū)都發(fā)生了較為嚴重的洪澇災害。

3.321世紀以來關中地區(qū)氣象旱澇影響

2008年10月至2009年2月關中地區(qū)大部干旱少雨，嚴重影響冬小麥返青生長；2010年6月中下旬關中地區(qū)遭遇嚴重干旱，大部降水偏少60%～80%，35 ℃以上的高溫連續(xù)超過11 d，涇河、北洛河、渭河等主要江河徑流偏枯30%～70%，洛河下游出口南榮華站連續(xù)干涸7 d，農田大面積受旱[24-25]；2010年11月中旬至2011年2月中旬降水偏少,關中渭北一帶中到重旱[26]。2012年6月上中旬受高溫干旱影響,關中西部果區(qū)部分果園出現高溫“灼傷”和病蟲害[27-28]；2014年7月下旬至8月上旬干旱造成關中地區(qū)及商洛漢中等地486.1萬人受災，37.5萬人飲水困難，農作物受災面積461.9 khm2，其中絕收53.8 khm2，直接經濟損失21.7億元。

表2　2014年7月30日至8月10日陜西氣象干旱面積

圖6　關中地區(qū)近15年各季節(jié)和年降水量變化趨勢分布圖

2000年以來關中地區(qū)大雨以上降水發(fā)生頻次逐漸增多，渭河流域年徑流量呈現持平轉豐趨勢。2010年7月22-25日，延安南部、銅川、寶雞、咸陽、渭南等地的25縣(區(qū))出現暴雨，造成關中地區(qū)、陜南153鄉(xiāng)鎮(zhèn)約277 413人受災，農作物受災面積653.128 khm2[25]。2011年9月3-20日出現了1961年以來歷史同期最強秋淋天氣，關中平原降水量大部偏多2～3倍，渭南、西安、咸陽等地的夏玉米、疏菜等農作物損失較大，17日西安市灞橋區(qū)山體滑坡造成32人死亡[26]。2003年8月21-10月10日關中地區(qū)大部降水量較常年同期偏多1～3倍。8月28日17縣暴雨，29日18縣暴雨，暴雨出現頻次高，密度大，導致渭河下游干支流堤防980多處發(fā)生滲漏、管涌、滑塌險情，南山支流發(fā)生8處決口。災情最重的華陰、華縣30萬人撤離家園，20 khm2秋天絕收，19萬間房屋被洪水淹沒、浸倒。

4關中地區(qū)旱澇趨勢預估

預計到2020年關中地區(qū)降水呈弱增趨勢，增幅在0～5%；一方面，2003、2005、2010、2011年關中地區(qū)均發(fā)生了嚴重洪澇災害。未來一段時期降水呈增加趨勢，這樣的背景下洪澇災害的頻次和強度可能增加。另一方面，氣溫升高，蒸發(fā)量增大，作物有效生長期延長，復種指數增加，種植品種增多，農作物水分的供需矛盾將更加突出，而降水變化的波動性較大，農業(yè)干旱發(fā)生頻次可能增多，水資源與土地資源和經濟布局不匹配的狀況將會進一步加劇，特別是隨著關中-天水經濟區(qū)建設的逐步開展，關中地區(qū)水資源供需矛盾將更加突出。

5問題討論

5.1嚴重干旱多發(fā)生在厄爾尼諾時期

綜合已有研究成果可以發(fā)現強厄爾尼諾現象發(fā)生時，關中平原易發(fā)生干旱。厄爾尼諾事件增溫且降水減少,拉尼娜事件降溫且降水增加，厄爾尼諾事件對陜西氣候特別是自然災害的影響比拉尼娜事件更為顯著。陜西歷史上的幾個大旱年多出現在厄爾尼諾事件連續(xù)發(fā)生的年份，如1929、1930、1940、1982、1986、1997年等發(fā)生的嚴重干旱[29-30]。

5.2關中地區(qū)旱澇監(jiān)測預警能力提升

近10多年關中地區(qū)旱澇監(jiān)測預警能力不斷提升，目前已經利用NOAA、MODIS等衛(wèi)星圖像以及氣象站、土壤濕度和農業(yè)氣象觀測點等組成監(jiān)測網，實現旱澇的動態(tài)監(jiān)測。利用降水距平百分率、綜合氣象干旱指數等評估指標和天氣預報、氣候預測對旱澇進行評估和預估，使用雨情通報、土壤水分和墑情綜合監(jiān)測報告、重大氣象信息專報等及時發(fā)布和上報旱澇監(jiān)測評估信息，適時發(fā)布暴雨、干旱預警信號，減少災害損失。

5.3需要關注和逐步解決的問題

有些問題是需要關注和解決的：一是部門間數據共享問題一直沒有很好解決；二是近10年洪澇造成的死亡人數減少，但中小河流和中小城鎮(zhèn)洪澇致人死亡仍然比較嚴重；三是近幾年各市縣氣象部門依托項目，不斷加密旱澇監(jiān)測網，在防災減災中發(fā)揮的作用越來越大，但一些站網設備維持費沒有納入政府部門年度預算，影響設備運行和數據質量，四是近幾年陰雨造成部分農田內澇，農民重新開挖排水溝渠，部分抗旱設施出現被廢棄矛頭，而且排水溝旱了填，澇了挖，灌溉井渠澇了被廢棄，旱了抓緊建設，浪費嚴重。今后應重視工程的氣候論證，注意設計標準修訂，加強科普宣傳，減少不必要的浪費。

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*收稿日期：2016-01-26修回日期：2016-03-30

基金項目：中國工程院重大咨詢項目子專題“我國旱澇現狀與問題剖析” (2012-ZD-13)；陜西省科學技術研究發(fā)展計劃項目“關中地區(qū)旱澇現狀與變化規(guī)律研究”(2014k13-09)

第一作者簡介：雷向杰(1965-)，男，陜西西安人，碩士，高級工程師，主要從事氣候分析與預測研究.E-mail：lei_xiang_jie@sina.com

中圖分類號：X43; S423; P461

文獻標志碼：A

文章編號：1000-811X(2016)03-0101-009

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.03.017

The Drought and Flood Evolution Law in the Guanzhong Area and the Analyses of the Present Century’s Drought and Flood Characteristics

LEI Xiangjie1, LI Qian1, WANG Juan1, LI Hualong2,LI Hongmei2and LEI Tianjiao3

(1.ShaanxiClimateCenter,Xi’an710014,China; 2.ShaanxiProvinceAgricultureInformationCenterforRemoteSensing,Xi’an710014,China; 3.NorthwestUniversity,Xi’an710127,China)

Abstract:Based on the 1961-2014 precipitation data in Guanzhong area, integrated the existing research results of meteorological drought and flood, the drought and flood of agricultural and hydrology in Guanzhong area, the use of statistical methods of linear trend analysis of drought and flood in Guanzhong area, the status and evolution were analyzed, results showed that: ① the general trend of drought and flood changes of nearly 50 years of Guanzhong area as less rainfall, the meteorological drought days the number, intensity, hydrological drought, agricultural drought tended to be serious. ②Drought and flood in Guanzhong area are significant differences in twentieth Century 90, the least rainfall, hydrological, meteorological drought and agricultural drought is the most serious, the early 80′s the most precipitation, flood is the most serious. ③ since the beginning of this century in Guanzhong area showed an increasing trend in precipitation, meteorological drought days decreased, intensity, flood frequency increased. ④ 5 years in the future is expected to Guanzhong area rainfall may increase slightly, flood frequency.

Key words:Guanzhong area; drought and flood; variation tendency; decadal variability; spatial and temporal distribution; trend forecast

雷向杰，李茜，王娟，等. 陜西關中地區(qū)旱澇演變規(guī)律和21世紀旱澇特點分析[J]. 災害學，2016，31(3)：101-109. [LEI Xiangjie, LI qian, WANG Juan, et al. The Drought and Flood Evolution Law in the Guanzhong Area and the Analyses of the Present Century’s Drought and Flood Characteristics[J]. Journal of Catastrophology，2016，31(3)：101-109.]