湖南省降雨侵蚀力时空变化特征分析

1、湖南省雨蚀时变特分 作者：陈果 李朝奎 王宁等来源：乡村科技 2018 第 10 摘要 降雨侵蚀力映了降雨对土侵蚀的潜在能力因此，对湖南降雨侵蚀力的研 究可以更好地了全省降雨的潜在蚀差异和区域土壤侵蚀背景，为水土流失防治、水土保持 规划和技术管理供科学依据。本以 年湖南省 88 个气象站点逐日降雨量数据为 基础数据，利用雨侵蚀力简易计模型估算湖南省不同地区的降雨侵蚀力，并分析降雨侵蚀 力时空分布特征研究表明：湖南降雨侵蚀力空间分布整体趋势是由西北、东北、南部向中 部递减，最终在南部形成低值中；年内分布表现出显著的季节变化， R 值的月分布集中程 度比较高；近年降雨侵蚀力有显增加的趋势；不同年代

2、降雨侵蚀力的空间分布有所变化， 其高值和低值区为动态变化，没明显的规律。关键词 降雨侵蚀力；时空变化；气候倾向率；变差系数中图分类号 S157.1 献标识码 A 章编号 1674-7909（2018）10-106-4近几年，湖南省下大力推进科学展，经济社会呈现又好又快发展的良好势头，经济实 力迈上新台阶。是，随着经济的速发展，湖南省水土流失的情况日趋严重，每年全省流失 的土壤上亿吨，土壤流失的有机料也达到数百万吨，使得地力衰退，给湖南省的水土资源 和人们的生产活带来一系列影响比如，土地资源受到破坏、流域水质遭受污染、水库泥沙 堆积严重，这些在一定程度上增了洪涝灾害隐患。因此，掌握土壤流失状况对

3、于湖南省水 土保持工作具有导性意义。而降是导致土壤侵蚀的主要动力因素，是引起水土流失的第一 主导因子，降雨征直接影响土壤蚀过程和强度，因此，深入开展对湖南省侵蚀性降雨和降 雨侵蚀力的研究得非常重要。在量降雨侵蚀力方面，国内外很多学者进行了比较深入的研 究。维希迈耶和密斯等1用不同时段大雨强和雨滴能组成各种参数并与土壤流失 进行相关分析，过分析可知，降动能 E 和最 30 min 雨 I30 的乘积 EI30 与土壤流失 的相关性最好，此将其作为度量雨侵蚀力的指标。该指标应用于通用土壤流失方程 USLE 中，预报多年平土壤流失量。但，计算 EI30 时需要细的降雨过程料，难以得到比详 细的降水过

4、程资，降水过程的判和计算也比较困难，因此各国学者纷纷找到各种不同的降 雨侵蚀力的简单算方法2-5。本在研究目前种简易计算方法基础上，结合南省降 雨丰富的特点，用章文波 2提出的计模型对湖南省降雨侵蚀力空间布进行研究， 出了对湖南省水保持规划有参考值的结论。1 计算与分析方法1.1 降侵蚀力的计算模降雨侵蚀力采用易算法，其计算式如下 4：1.2 气倾向率气候倾向率可用雨侵蚀力 R 与间 t 一元归的斜率表示，指标用来分析候要素的 变化趋势，用一线性方程表示 7：2 结果与分析2.1 试区域湖南省位于长江游南部，全省土总面积为 21.18 万 km2其东面、南和西海拔较高， 多山地地形，中丘陵，北

5、部平原洞庭湖流域，按地貌组合可概况为五分山地、三分丘岗、 两分平原和水面是以山丘为主的貌格局，按地貌区域可划分为湘西北山原山地区、湘西山 地区、湘南山丘、湘东山丘区、中丘陵区和湘北平原区 6 个地貌区。湖南省为大陆性亚热带季风湿润候，受季风环流的影响显著，光、热、水资源丰富， 冬季严寒，夏季热，春季温度多，秋季多寒潮和降温过程，降水集中在春夏两季，而秋冬 多干旱，气候的内和年际变化较，年平均降雨量在 1 2001 700 mm，雨量充沛，为我国 雨水较多的省区一，时间分配不，主要集中于 4 月。2.2 降侵蚀力的空间分特征利用日降雨量模计算出各站点的年平均降雨侵蚀力，湖南省多年平均降雨侵蚀力变

6、化 范围在 787.88 11 421.29 MJ mm/（hm2 h a）平均为 7215.47 MJmm/ （hm2 a。采用 ArcGIS 地统计模块的反距离权重插值方法进行空间插值到湖南省 多年平均降雨侵力等值线图（见 1）。由图 1 可见，湖南省多年平均降雨侵蚀力具有明显 的地域差异性，体分布特征表现湘西北、湘东北、湘南地区形成高值中心逐渐向湘中地区 递减，最终在湘南地区形成低值心，在安化站、临湘站、南岳站形成降雨侵蚀力的高值中 心，降雨侵蚀力均在 9 MJ mm/（hm2 h ）以上，其南岳以 12 340.38MJ mm/（hm2 h ）为最大值。步站和新晃站形降雨侵蚀力的值中心

7、，其中城 步站以 935.09 MJmm/（hm2 ha）最小值。根据地形区域划来看，湖南省呈出山地丘陵地区降雨侵蚀力水平普遍高于平原地区及 盆地地区的特点因此，在水土保工作中，对于山地丘陵地区需要着重预防，以高值中心南 岳站作典型区域例，该区域侵蚀降雨频率较高，区域内岩性主要为花岗岩，其保水性差， 抗侵蚀能力低。过对湖南省 DEM 提取坡发现，区域内坡度普遍在 25以上，因此，当地表 失去保护时，降产生径流在重力加速作用下极易加快土壤流失，水土流失风险增加。而低 值中心区域，如步县、邵阳县地邵阳盆地，降水特点受地貌影响明显，山地降水多，丘岗 平地少，因此降所带来的侵蚀程较小，而位于娄邵干旱走

8、廊区域的邵东、新邵、双峰等站 点，同样受地形素影响，降雨侵力水平也普遍不高。总体上，湖南省年平均降雨侵蚀较高，丰富的降水是主要原因之一。由于复杂的地形 对气候产生影响导致降水在空间分布不均匀。因此，降雨侵蚀力空间上分布亦呈不均匀的 特征，降雨侵蚀高值中心主要位山丘地貌地区，低值中心主要位于平原、盆地地区。同时， 降雨侵蚀力还受土壤质地、坡度坡长等因素的影响，因此，在具体分析某一地区的降雨侵 蚀力程度的时候需要考虑更多侵影响因子。2.3 降侵蚀力的年内变每年 8 月为春夏季，湖南省多雨的季，因此，降雨蚀力年内分布表出显著的 季节变化，多年均各月降雨及降侵蚀力百分比如图 2 所示。由 2 可以看出

9、：研究区 R 值 主要集中在春夏节，其中 8 月的 R 值年 R 值的 80%以上， 值的月布集中程度比较， 月 R 值最大值现在 6 月，降雨量相一致。要原因是湖南为大陆型亚热带风气候，气 候年内变化较大春夏多雨，秋冬旱。在春夏季节，不仅降雨频率增多，而且暴雨频率也增 多，降雨侵蚀力到降雨量和降雨度共同影响。因此，这些月份降雨侵蚀程度会急剧增强。 而秋冬季节降雨蚀力水平普遍很，对 R 值年分布影响很小。2.4 降侵蚀力的年际变湖南省多年平均候倾向率为 201.31MJ mm/（hm2 h a） 。总体上， 19602015 年湖南省降雨侵蚀力呈性增加趋势，降引起的土壤侵潜能在增加，需加 强水

10、土流失的防工作。为了更好地了解年降雨侵蚀力时变化特征，采用反距离权重插值方法分别作出 20 世 纪 60 年代至 21 世纪初 6 个阶段降雨侵蚀力空间布图（见图 3）。由图 3 可知，6 个年代 的降雨侵蚀力空分布是动态变化，低值区几乎无显著变化，主要还是集中于湘中、湘西南 区域，高值区除岳区、安化县、湘市无显著变化外，不同年代均有新的高值区出现，均呈现由西北、东北东部到西南递减趋势。20 世 60 年代（1960 1969 年），降雨侵蚀力 的高值区主要集在湘西北至湘东一带、以南岳区为中心的地区，低值区在湘中及西北部； 20 世纪 70 年代（19701979 年）在湘南区域以县为中心出现

11、一小范围高值区湘西北、 湘东北及南岳仍于高值区，低值无明显变化； 20 世 80 年代（19801989 年，高值 区范围明显增加湘北部分地区变高值区，湘西南部分区域也转变成高值区； 20 世纪 年 代（19901999 年），仅有安化县、南岳区临湘市为中心小范围高值区，值区有向湘 中变化的趋势；21 纪 年代（20002009 年，湘西北又回高值区，湘东南遍处于 高值水平，低值无明显变化。21 世纪 年代初期 2015 ），湘西北湘东北高 值区面积普遍扩，整体呈现出南高、中间低的分布特征。综上所述，湖南省不同年代降雨 侵蚀力的空间分均有所不同，其值区和低值区均为动态变化，没有明显的规律，每一年代 降雨侵蚀力的空差异也有所不同3 结论湖南省多年年降雨侵蚀力为 7 215.47 MJ mm/（hm2 h a），空间上分布特 表现为湘西北、东北、湘南地区成高值中心逐渐向湘中地区递减，最终在湘西南地区形成 低值中心。湖南降雨侵蚀力年内布表现出显著的季节变化， 值的月布集中程度比较， 降雨侵蚀力主要生在 38 月，占全年 R 值的 80%以上，高峰值出现在 6 月。近几十年来 整体气候倾向率正，表明湖南省雨侵蚀力呈增加趋势。不同年代降雨侵蚀力的空间分布是 动态变化的，高低值区均处于动变化，无明显规