二次风险评估与效果评估：变化环境下干旱灾害风险评价与综合应对

7.3.2.1　控制种植规模

图7.3　不同种植规模下严重干旱发生频率

注：（a）表示无调控措施；（b）～（f）表示调控区指定作物种植面积依次减少10%、20%、30%、40%和50%，下同。

图7.4　不同种植规模下极端干旱发生频率

控制种植面积后，区域整体农业需水量会有一定程度降低，干旱情势会得以缓解，图7.3和图7.4为不同种植规模下，滦河流域严重干旱和极端干旱的发生频率，从图中可以看出，对于严重干旱而言，当调控区指定作物种植面积减少10%后，严重干旱高频区并没有较大变化，当种植面积减少20%后，严重干旱高频区范围有较为明显的缩减，尤其是在承德东部地区，当种植面积减少30%及以上后，滦河流域各地区严重干旱频率基本在15%以下；对于极端干旱而言，当种植面积减少10%后，极端干旱高频区已呈现出大面积减少的态势，当种植面积减少到20%后，流域极端干旱频率已普遍在5%以下。严重及以上级别干旱事件发生的频率降低会降低区域干旱灾害风险，图7.5为不同种植面积下，干旱灾害风险等级的空间分布情况。从图中可以看出，当种植面积减少10%后，中高等级以上风险区有较为明显地减少，如上游的沽源地区、围场地区和中游的平泉、宽城地区，部分高风险区转为低风险区，但承德和隆化地区仍存在较大高风险区；当种植面积减少20%和30%后，上游地区无中高等级以上风险，中游地区高风险区面积进一步减少；当种植面积减少40%和50%后，无高风险区，且中高风险区面积较少，仅集中在承德和隆化地区，其他地区风险均在中高等级以下。

图7.5　控制种植面积后干旱灾害风险

通过减少种植面的方式降低干旱灾害风险的同时，也会降低作物产量总值量[此处指无旱条件下产量的价值量，参见第5章中式（5.24）]。从图7.6可以看出，随着种植面积的降低，无旱条件下作物产量价值量明显降低，从近似的线性关系来看，调控区种植面积每减少10%，作物产量总价值量减少7%。即在降低风险的同时，也会降低经济效益，因此，需规划出合适的调控方案，即保证区域中高等级以上风险区域面积有所减少，也要确保农作物在干旱背景下产量价值量（无旱条件下产量的价值量减去干旱作物产量价值量损失的期望值）保持不变或所有增加。

图7.6　不同种植规模下作物产量价值量

注：图中方案1～5详见表7.1。

图7.7为不同种植规模下中高等级以上风险区的面积、调控区/全流域干旱背景下作物产量价值量的变化。随着种植面积的减少，中高等级以上风险区面积呈现出减少的趋势，而调控区/全流域干旱背景下作物产量价值量则呈现出先增后减的趋势。总体来看，当调控区种植面积减少20%时，干旱背景下作物产量价值量较一次评价略有所提高，在调控区作物产量价值量约增加2%，且中高等级以上风险区的面积大幅减少，全流域中高等级以上风险区的面积减少约65%。

图7.7　干旱背景下作物产量价值量相对于调控前的变化（第一类调控方案）

注：图中方案1～5详见表7.1。

在上述方案分析的基础上，以干旱背景下各分区作物产量价值量最大为原则，对不同种植规模调整方案进行筛选并组合，如图7.8（a）所示。从图中可看出，上游围场、丰宁等地区，春小麦种植面积的减少幅度可适当加大，当春小麦种植面积减少30%～40%时，作物产量总价值量会有所增加，而在中游左岸地区，玉米种植面积减少10%～20%即可。在最优组合方案下，可得到对应的干旱灾害风险空间分布图[见图7.8（b）]。相对于一次干旱灾害风险评估的结果，滦河流域高风险区范围明显减少，仅集中在隆化地区；中高等级以上风险区面积相对于一次评价减少了31.3%，调控区作物产量总价值量相对于一次评价增加了3.3%。

7.3.2.2　退耕还林还草后控制种植规模

根据7.3.1节中设计的方案，退耕还林还草后，耕地面积相对于2014年土地利用中的耕地面积会减少6%，上游草地面积增加3.4%，中游林地面积增加0.7%。退耕还林和退耕还草的区域如图7.9所示。利用本书所构建的SWAT模型模拟退耕还林还草方案下，滦河流域2020—2050年的水文过程，主要水文分量多年平均值见表7.2。由表可知，在不适宜耕作地区实施退耕还林还草，使流域地表径流、地下径流和降水入渗有所降低，但由于在退耕还林还草方案中，林草地虽有所恢复，但面积变化不显著，因此各水文分量的变化并不明显，对干旱灾害风险的主要影响源于需水量的变化。

表7.2　退耕还林还草前后流域主要水文分量的多年平均值

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图7.10为退耕还林还草后，不同种植规模下干旱事件频率的空间分布情况。从图中可以看出，经退耕还林还草后，严重干旱和极端干旱事件发生频率较退耕还林还草前有明显地减少。退耕还林还草后，在中游承德和隆化地区，严重干旱事件频率在20%以上的区域所有减少，见图7.10（b）；在上游围场、多伦和丰宁地区，极端干旱事件频率在20%以上的区域有所减少，见图7.11（b）。图7.10（c）～（f）和图7.11（c）～（f）为在退耕还林还草的基础上，进一步控制种植规模后的干旱频率，从图中可知，对于严重干旱事件而言，当调控区指定作物种植面积减少20%后，流域内严重干旱的频率普遍在20%以下，当调控区指定作物种植面积减少30%以上时，流域内严重干旱的频率普遍在10%以下。对于极端干旱事件而言，当调控区指定作物种植面积减少10%后，流域内极端干旱的频率普遍在10%以下，当调控区指定作物种植面积减少20%以上时，流域内极端干旱的频率普遍在5%以下。

图7.8　最优调控方案和最优方案下干旱灾害风险空间分布（第一类调控方案）

图7.9　退耕还林还草区域分布

图7.10　不同方案下严重干旱频率空间分布

注：（a）表示无调控措施；（b）表示退耕还林还草后；（c）～（f）表示调控区指定作物种植面积依次减少10%、20%、30%和40%，下同。

图7.11　不同方案下极端干旱频率空间分布

退耕还林还草后，上游和中游左岸高风险区的面积有所减少，如丰宁、沽源和围场等地区。在退耕还林还草的基础上，调控区指定作物种植面积减少10%时，上游丰宁、沽源和围场地区干旱灾害风险基本在中等风险等级以下，中游的宽城和平泉地区干旱灾害风险等级也由高风险降低为中高风险；当调控区指定作物种植面积减少20%时，全流域仅隆化南部地区风险等级为高风险；当调控区指定作物种植面积减少30%以上时，全流域干旱灾害风险普遍在中等风险等级以下，仅隆化和承德部分地区为中高风险（见图7.12）。

在上述方案下，干旱背景下作物产量价值量的变化如图7.13所示。从图中可以看出，退耕还林还草后，调控区干旱背景下作物产量价值量相对于未调控前增加了1.7%（方案6），在退耕还林还草基础上，将调控区指定作物种植面积减少10%后，调控区干旱背景下作物产量价值量相对于未调控前增加2.0%（方案7），之后，随着种植面积的减少，干旱背景下作物产量价值量逐渐降低（方案8～10）。对于中高等级以上风险区而言，仅在退耕还林还草措施下，其面积相对于未调控前减少了23.8%（方案6），进一步减少调控区指定作物种植面积后，其面积进一步降低，当种植面积减少10%时，中高等级以上风险区面积减少了64.7%，但之后随着种植面积的减少，中高等级以上风险区面积减少趋势趋缓，当种植面积减少40%时（方案10），基本无中高风险等级以上区域。

图7.12　不同方案下干旱灾害风险空间分布

图7.13　干旱背景下作物产量价值量相对于调控前的变化（第二类调控方案）

注：图中方案6～7详见表7.1。

图7.14　最优调控方案

同样以干旱背景下各分区作物产量价值量最大为原则，对方案6～10进行筛选并组合，如图7.14（a）所示。在退耕还林还草措施的基础上，上游丰宁和沽源地区春小麦种植面积需减少10%～20%，多伦地区春小麦种植规模调控力度相对较大，种植面积减幅为30%，中游隆化、承德、平泉和宽城等地区春玉米种植面积需减少10%～20%，下游遵化和迁西等地区夏玉米种植面积需减少10%～20%。经过退耕还林还草和控制种植规模两类措施后，得到第二类调控方案下，滦河流域干旱灾害风险的空间分布情况，如图7.14（b）所示。相对于一次干旱灾害风险评估结果，经退耕还林还草和控制种植规模后，滦河流域上游地区干旱灾害风险整体降低，中游左岸地区高风险区范围大幅缩减。中高等级以上风险区面积相对于一次评价减少了39.5%，干旱背景下调控区作物产量总价值量相对于一次评价增加了3.1%。