张艳波１，闫慧洁１，晁增福１，王万雄２，刘继亮３
（１．塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 ８４３３００；２．甘肃农业大学理学院，兰州 ７３００7０；
３．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州 ７３００００）
摘要：自然灾害常常给周围的生物造成悲剧性的后果，并对人类构成重大的威胁。根据２００１～２０１１年的统计数据，对阿克苏地区灾害损失及影响因素进行灰色关联分析。选取具有代表性、经过量化的受灾总面积以及各个灾害损害面积作为指标，利用ＭＡＴＬＡＢ软件对数据进行分析，得出灾害损失及各影响因素之间的关系。最后，运用聚类分析法将受灾面积的大小划分成严重、重、中等、轻微受灾４个等级并对各个县市受灾情况进行等级划分。为正确把握形成灾害损失的主要因素和提出有针对性的信息和决策提供一定的指导作用和价值。
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关键词 ：自然灾害；灰色关联分析；聚类分析；阿克苏地区
中图分类号：Ｘ４３ 文献标识码：A 文章编号：0439－８114（２０15）01－0062-04
ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１5．01．０15
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Nａｔｕｒａｌ Dｉｓａｓｔｅｒ ｏｎ Aｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Iｔｓ Rｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ａｋｓｕ Pｒｅｆｅｃｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ－ｂｏ１，ＹＡＮ Ｈｕｉ－ｊｉｅ１，ＣＨＡＯ Ｚｅｎｇ－ｆｕ１，ＷＡＮＧ Ｗａｎ－ｘｉｏｎｇ２，ＬＩＵ Ｊｉ－ｌｉａｎｇ３
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Iｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔａｒｉｍ Uｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ａｌａｅｒ ８４３３００，Xinjiang， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ， Ｇａｎｓｕ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０， Ｃｈｉｎａ；
３． Ｃｏｌｄ ａｎｄ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００0０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｃａｕｓｅ ｔｒａｇｉｃ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｔｏ ｌｉｖｉｎｇ ｔｈｉｎｇｓ ａｒｏｕｎｄ ｕｓ ａｎｄ bring ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｈｒｅａｔ ｔｏ ｈｕｍａｎｓ． Tｈｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｌｏｓｓ ａｆｔｅｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ was used ａｓ ａｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｌｏｓｓｅｓ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ with ＭＡＴＬＡＢ． Tｈｅ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ was ｕｓｅｄ ｔｏ classify ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｕｎｔｉｅｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ． Ｔｈｅ ｄａｍａｇｅd ａｒｅａ was ｄｉｖｉｄｅｄ in ｔｏ ｓｅｒｉｏｕｓ ｄｉｓａｓｔｅｒ， ｈｅａｖｙ， ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅs ａｒｅ put forward ｆｏｒ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｃｉｓｉｏｎ making．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ； gｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ； Aｋｓｕ ｐｒｅｆｅｃｔｕｒｅ
收稿日期：２０１４－０３－１８
基金项目：塔里木大学哲学社会科学基金资助项目（ＴＤＳＫＳＳ１４０１）；国家自然科学基金项目（３１３６００５５）；新疆生产建设兵团软科学研究项目
（２０１３ＢＢ０２５）
作者简介：张艳波（１９８５－），男，内蒙古赤峰人，讲师，主要从事数学生态学的研究，（电话）１８７４２６２３７０２（电子信箱）
ｚｈａｎｇｙａｎｂｏ２１９＠１６３．ｃｏｍ；通信作者，闫慧洁，女，河南周口人，讲师，主要从事计算机应用技术研究，（电话）１８７４２６２８６４０（电子信箱）
ｙａｎｈｕｉｊｉｅ２１９＠１６３．ｃｏｍ。
近年来，根据国内外科学家的研究，各种自然灾害的影响日趋严重，抗灾已成为人类面临的一项紧迫任务。自然灾害严重威胁着人类的生存与发展，制约着人类物质文明和精神文明的进步。新疆阿克苏地区是一个农牧结合、以农为主的地区，依托优越的自然条件和大规模的开发建设，农牧业生产有了较大的发展。阿克苏地区棉花种植面积达２０万ｈｍ２以上，年产量50万t以上，占全国的１／１０，新疆的１／４。阿克苏地区是自治区重要的粮油、畜、瓜果生产基地，享有“中国白杏之乡”、“中国红富士之乡”、“中国沙棘之乡”、“中国长绒棉之乡”、“中国卡拉库尔羊之乡”、“新疆细毛羊之乡”等荣誉。地区种植业以小麦、玉米、水稻、棉花、瓜果为主，主要特产有棉花、啤酒花、桑蚕、核桃、苹果、葡萄、香梨、大枣等。然而，自然灾害对地区发展构成了极大的威胁，并且每次造成的损失都很严重。阿克苏地区是全国棉花生产基地和多种经济作物的产地，自然灾害损失主要以农业为主，所以阿克苏地区的防灾减灾任务十分艰巨。自然灾害对地区农业影响的研究是一个非常重要的理论和实践问题，它对于国民经济和防灾减灾工作具有重要的决策参考价值。
１ 材料与方法
自然灾害系统是一个十分复杂的系统，阿克苏地区的受灾和成灾面积受多个因素的影响，有风雹灾、旱灾、水灾、霜冻灾、病虫害、雪灾等。本研究选取《阿克苏地区统计年鉴》提供的农业受灾信息对灾害损失同灾害影响因素之间进行关联分析研究［１］。计算方法主要采用灰色关联分析法，即对系统中各因素间的关联程度进行量化比较，这实际上也是对动态过程发展态势的量化分析。根据灰色关联分析中关联系数和关联度的计算公式，利用自然灾害经济损失的２００１～２０１１年原始数据［２］，比较序列灾害损失同形成灾害损失的各因素（参考序列）之间的关联度。其次利用聚类分析法对阿克苏地区农业受灾情况进行区划，以县为基本单元，提出阿克苏地区自然灾害区划方案。
２ 结果与分析
２．１ 阿克苏地区自然灾害对农业生产影响的相关性分析
本研究对灾害损失及其影响因素进行分析，指出与阿克苏地区农业生产受灾面积关联程度最大的因素。表１给出了阿克苏地区农业遭受自然灾害的统计数据，其中各年份的受灾面积是一个动态历程，因此可采用灰色关联分析方法进行研究。利用农业受灾面积来反映灾害损失，使用ＭＡＴＬＡＢ软件中的数据处理功能计算出关联度，然后对同一母系列关联度大小顺序进行排列，最后得到关联序（表２）。关联序反映了影响阿克苏地区农业生产的主要因素。结果表明，影响阿克苏地区农业生产的主要因素依次是风雹灾、旱灾、霜冻灾、雪灾、病虫害和水灾。
２．２ 应对自然灾害的主要措施
通过表１和表２的结果进行分析表明，影响阿克苏地区农业生产的最主要因素是风雹灾。因此，准确的风雹预报，对于在降雹前积极采取防护措施有重要意义。在做好风雹预报、识别风雹云并密切监视风雹云的同时，要充分做好防雹准备。目前使用的防雹方法有两种，一种是爆炸方法，另一种是催化方法。爆炸方法是在地面上向雹云放火箭打高炮，或在飞机上对雹云放火箭、投炸弹，以破坏对雹云的水分输送；催化方法是在地面上把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂在积雨云形成以前送到自由大气让这些物质在雹云里起雹胚作用，使雹胚增多，风雹变小。另外，政府也应该加强对冰雹灾的防护力度。其次，兴修水利和科学灌溉有利抗旱，科学的灌溉技术是防旱的根本措施，重视干旱灾害的天气预报，适时进行人工增雨。当然在做这些灾害防御时尽量不破坏自然环境，南疆的自然环境脆弱，尤其要在保护环境的条件下进行，这样才不会使干旱区的生存环境变得更加恶劣。预防病虫害的措施为严格执行植物检疫条例，选择高产抗性品种，培育无病虫壮秧，压低害虫基数和减少病害的侵染来源。在各种害虫成虫盛发期，推广应用频振式杀虫灯进行诱杀，减少发生基数，控制危害，秧田期可采用人工摘除螟卵，减少本田期虫源。在预防霜冻方面，政府及农林主管部门应该提前做好防护准备，对农作物、瓜果、花卉、蔬菜、林业育种采取一定的防霜冻措施，农村基层组织和农户要关注当地霜冻预警信息。在水灾防护方面，大中型河流上中游可建立水库、水电站，灌区可建立引水渠、排水渠、防渗渠、防洪坝、防洪堤等。尽快形成防御灾害技术的综合防治示范区，并推广到整个南疆地区。
２．３ 阿克苏地区自然灾害区划
本研究利用阿克苏地区农业受灾面积数据，选取离差平方和法进行聚类分析（图１）。结合聚类分析的结果，将受灾面积小于１ ８００ ｈｍ２规定为轻微受灾；受灾面积介于１ ８００ ～６ ０００ ｈｍ２之间划分为中等受灾；受灾面积介于６ ０００~１２ ０００ ｈｍ２之间划分为重灾区；受灾面积大于１２ ０００ ｈｍ２划分为严重灾区。即根据聚类分析结果将受灾面积分为严重、重、中等和轻微４个等级（表３）。为得到各县市具体受灾情况，将阿克苏地区各县市受灾面积数据整理，得到２００３~２０１１年各县市受灾面积（表４）。结合表４与灾害分区一览表进行等级比较得出阿克苏地区各个灾害的等级划分（表５）。结合表５和图２可以看出，风雹灾害最为严重，阿克苏地区各县市均受灾，其中最严重地区为温宿县和阿克苏市；其余灾害均以阿克苏北部地区为主，南部阿瓦提县曾遭受水灾和雪灾，风险等级为Ⅰ级。
３ 小结与讨论
本研究根据阿克苏地区农业受灾面积具体数据，利用ＭＡＴＬＡＢ软件进行灰色关联分析，得到关联序。结果表明，影响农业生产的主要灾害因素依次为风雹灾、旱灾、霜冻灾、雪灾、病虫害和水灾。其次，根据各县市的具体受灾面积，使用聚类分析法对阿克苏地区受自然灾害情况进行区划。将受灾面积的大小划分为严重、重、中等和轻微４个等级。最后，利用等级表对阿克苏地区各个县市灾害的平均受灾面积进行等级划分。因此，本研究根据已有的农业灾害数据，提出了自然灾害区划原则和指标体系。其次，以县为基本单元通过聚类分析法对自然灾害进行了系统评价。最后，在此基础上得到了阿克苏地区各县市农业受灾危险等级区划。旱灾以库车县、温宿县、柯坪县最为严重；水灾以拜城县最为严重；风雹灾害是阿克苏地区最为严重的灾害，各县市均有不同程度受灾，其中温宿县和阿克苏市最为突出；霜冻灾和雪灾以阿克苏北部地区为主。
中国是一个人口众多的农业大国，农业具有极其重要的战略地位。然而农业是一个自然再生产与经济再生产交织的产业，受自然因素的影响和自然灾害的危害很大［３－１６］。阿克苏地区属暖温带干旱型气候，雨水较少，但河流水量较为丰富。阿克苏地区山区多雨雪，冬春严寒，随着天气变化，一年四季都会不同程度地遭受季节性的自然灾害。例如春天的倒春寒、春夏之交的干旱、沙尘暴、七八月间的洪水灾害、冰雹、秋旱、雪灾等。这些自然灾害每年都不同程度地影响着阿克苏地区的工农业生产和城乡居民的正常生活。因此，充分认识阿克苏地区自然灾害对农业生产的影响，有助于增强人类对自然灾害的防范和治理，促进农业的可持续发展。
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（责任编辑 程碧军）