基于灾变预测的山西省旱灾分析研究

孙　蕾，刘金福，冯德旺，景　林

（1.福建农林大学计算机与信息学院，福建福州　350002；2.福建农林大学东方学院，福建福州　350002）



基于灾变预测的山西省旱灾分析研究

孙蕾1，刘金福1，冯德旺1，景林2

（1.福建农林大学计算机与信息学院，福建福州350002；2.福建农林大学东方学院，福建福州350002）

摘要：通过分析1996-2013年山西省农作物成灾面积数据建立灾变预测模型，对山西省未来大面积旱灾进行预测。灾变预测模型预测结果表明，山西省将在2018和2024年发生粮食减产一成以上的旱灾，相关部门应做好抗旱、防旱和粮食储备工作。

关键词：旱灾预测；预测模型；灾变预测；山西

山西地处黄河中游和华北西部的黄土高原地带，北纬34°，东经110°，属温带大陆性气候，农作物耕种一年一季，降水量主要集中在夏季，占全年降水量的60%以上。近年来，受全球气候变化的影响，山西的干旱受灾面积不断扩大，严重制约了社会经济发展。因此，能够动态、实时地对旱灾情况进行预测，及时采取措施进行抗旱和储粮工作对山西的国民经济发展具有重要的意义。本文通过分析1996～2013年山西省农作物成灾面积数据建立灾变预测模型，对山西未来的旱灾进行预测，以期为有关部门的防旱工作提供参考。

1　灾变预测法

灾变预测是灰色预测模型的应用，通过分析原始数据序列中的异常值，对有跳变点的时间序列，预测其跳变点可能出现的时刻，对某个时间是否出现异常值，或异常值可能出现在什么时间进行预测。在预测突变点的众多模型中，灾变预测模型具有极大的优势。灰色灾变预测结果将会给出下一个或几个异常值出现的时间，为提前防御做好准备。

设原始序列为X={x（1），x（2），K，x（n）}，给定上限灾变值ξ，则子序列Xξ={x（ti）|x（ti）≥ξ；i=1，2，L，m}为上灾变序列；给定下限灾变值ξ，则子序列Xξ={x（ti）|x（ti）≤ξ；i=1，2，L，m}为下灾变序列。构建灾变时间序列后，通过对灾变序列构建GM （1，1）模型预测突变点发生的时间。

2　山西省未来大面积旱灾预测

据国土部门调查，山西省耕地面积为4081.6千hm2，占全省总土地面积的26.05%。但山西是一个贫水省份，水资源贫乏且分布不均，耕地中以旱耕地为主，占总耕地面积的77.98%；水浇地占21.76%，灌溉水田占0.26%。自新中国成立以来，全省年平均受灾面积达20%～25%，成灾面积占11% ～17%，春旱尤为严重，导致作物出苗率底，甚至颗粒无收。

本文从中国统计年鉴中收集了1996～2013年山西农作物成灾面积数据如表1所示。根据统计数据，成灾面积达到耕地总面积的20%，粮食产量将减产10%～15%。因此本文将成灾面积大于耕地总面积20%的年份视为灾害年份，由此得到山西省旱灾年份序列X0（k），由X0（k）做一次累加得到其生成序列X1（k）并构建GM（1，1）模型。

采用最小二乘法求得模型参数a=-0.239097,b=3.441921，因此预测模型为：

由此可得

X（1）={2，6，12，19.1968，28.27，39.79，54.43，73.02}

还原后X（0）的模拟值序列为

3　山西省干旱及粮食生产现状分析

中国人口多达13亿，是世界上粮食生产与消费的大国。自新中国成立以来，中国政府始终坚持以农业为基础，把发展农业放在国民经济的首要地位，把发展粮食生产作为农村经济的工作重心，以确保粮食总产量稳定增长。随着中国城乡发展的进一步推进，大量的农村劳动力转移到了城市。研究表明，劳动力转移是解决剩余劳动力、提高农村劳动生产率的重要途径。但山西作为一个以能源供给为主的重型工业省份，加之其耕地主要以旱耕地为主，全年降雨量相对较少，干旱情况较为严重，经济作物种类匮乏，农业种植以一年一季为主，其农村劳动力转向非农产业以提高经济收入的现象更加显著。因此政府为了调动农民的种粮积极性，稳定全省粮食播种面积，拨款1亿元专项资金对种粮大户实现补贴与奖励。此外，中央和省政府共安排粮食直接补给、生产资料综合补给资金多达35亿元，高度重视山西的粮食产量。

但受地理位置和环境因素的影响，山西的干旱情况古以有之。在政府资金和物质的支持下，全省也要做好政策层面上的灾害防御工作。积极引进抗旱农作物品种，推广旱作物农业技术。此外也要及早做好粮食统筹和调度工作，在“一带一路”背景下，积极寻找与中国友好的贸易往来地区，寻求粮食进口渠道，为山西经济的全面发展提供强有力的活动。

4　结语

限于目前的科技水平，无法将引起山西干旱频发的各种因素进行综合度量。因此，本文根据1996～2013年山西省农作物成灾面积数据对会造成粮食大面积减产的旱灾进行灾变预测，预计在2018年和2024年发生旱灾的可能性较大。但本文没有考虑到新型农业科学技术对山西干旱缓解状况的影响，因此后续研究可以此为立足点对模型进行改进和优化。

参考文献

［1］阎苗渊，马细霞，杨丽莉，程东风.基于灰色灾变及拓扑预测的干旱预测［J］.人民黄河，2012，（7）：71-72+75.

［2］李芬，张建新，郝智文，武永利，周晋红.山西降水与ENSO的相关性研究［J］.地理学报,2015，（3）：420-430.

［3］高慧卿,高敏.山西省耕地资源评价与可持续利用对策［J］.山西农业科学，2011，（6）：595-598+604.

［4］李华，胡奇英.预测与决策［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

Drought Analysis and Study in Shanxi Province Based on Catastrophic Prediction

SUN Lei，LIU Jin-fu，FENG De-wang，JING Lin
（1.Fujian Agriculture and Forestry University，College of Computer and Information Science，Fuzhou，Fujian 350002，China；2.Fujian Agriculture and Forestry University，Dongfang College，Fuzhou，Fujian 350002，China）

Abstract:Through the analysis of disaster-area dataof crops in Shanxi from 1996 to 2013，a catastrophic prediction model is built to predict drought in Shanxi in the future.The prediction result shows that drought which may result to crops yield reduction may occur during 2018 and 2024 in Shanxi，thus relevant departments should make well preparation.

Key words:drought prediction；prediction model；catastrophic prediction；Shanxi

作者简介：孙蕾（1992-），女，硕士研究生，研究方向：统计预测。

基金项目：福建省自然科学基金资助项目（2012J01190）；福建省科技厅资助项目（2012J01191）

收稿日期：2015-12-28

中图分类号：P338

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）01-0167-02