近50年烟台市降雨侵蚀力时空分布特征

毕彩霞 王 燕 王增凯

一、引言

降雨侵蚀力是指由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，是通用土壤流失方程USLE、RUSLE中一个最基本因子。精确估算降雨侵蚀力需要的次降雨过程资料很难获得，因此一般建立降雨侵蚀力简易算法，即利用常规降雨统计资料来估算侵蚀力。章文波等利用全国71个代表性气象站资料，建立了基于日雨量的降雨侵蚀力简易算法模型，可以估算多年平均降雨侵蚀力及其季节变化，得到广泛应用。通过该方法研究烟台地区降雨侵蚀力时空分布，对认知烟台区域水土流失规律、指导区域水土保持具有重要意义。

二、资料来源与研究方法

1.资料来源与处理

从烟台市水文局收集了烟台市47个常年雨量站逐日雨量资料，选择其中满足1966～2015年50年长度的40个雨量站进行降雨侵蚀力时空特征分析，雨量站分布见图1。

2.降雨侵蚀力计算

采用第一次全国水利普查水土保持专项普查使用的降雨侵蚀力算法，该算法由章文波等提出、降雨侵蚀力估算模型改进而来，其公式如下：

图1 雨量站点分布图

图2 烟台市降雨侵蚀力空间分布图

图3 烟台市降雨量分布图

图4 统计值Z空间分布图

表1 烟台市40个雨量站统计值Z表

三、结果分析

1.降雨侵蚀力的空间分布特征

图2为烟台市1966～2015年多年平均降雨侵蚀力分布图，使用Kriging空间插着方法在ArcGIS10.2软件中制作完成。由图2可知，烟台地区年均降雨侵蚀力呈现出由东向西、由中部向南北两侧逐渐递减的趋势，年均降雨侵蚀力的空间分布特征与年均降水量的空间分布特征（图3）基本一致。大致以650mm降雨量等值线为分界线，降雨量超过650mm的莱州东部—招远南部—栖霞市中南部—福山区南部—莱山区—牟平一带区域，降雨侵蚀力由西向东由4000MJ·mm/（h m2·h·a）递增到5000MJ·mm/（hm2·h·a）。降雨量小于650mm的区域，降雨侵蚀力由中部向南北两侧递减到3000MJ·mm/（hm2·h·a）。烟台地区3000MJ·mm/（hm2·h·a）年均降雨侵蚀力等值线大致与550mm年均降水量等值线相近；4000MJ·mm/（hm2·h·a）年均降雨侵蚀力等值线大致与650mm年均降水量等值线相近；40个雨量站中降雨侵蚀力最大的是牟平区龙泉雨量站为 5159MJ·mm/（hm2·h·a），最低的是莱州市海沧口雨量站为2865MJ·mm/（hm2·h·a）。

2.雨量站降雨侵蚀力年际变化特征

为分析烟台1966～2015年50年来降雨侵蚀力的年际变化特征，对40个雨量站的降雨侵蚀力分别进行Mann-Kendall趋势检验，可得到统计值Z见表1。对于统计变量Z，大于0时，是上升趋势；小于0时，则是下降趋势。Z的绝对值在大于等于1.28、1.64、2.32时，分别表示通过了信度为90%、95%、99%的显著性检验。从表1中可以看出，郭家店站点的降雨侵蚀力在95%的置信水平上显著增加，中疃站、朱吴站的降雨侵蚀力在90%的置信水平上显著增加，其他雨量站的降雨侵蚀力年际间有增加或下降的趋势，但表现都不显著。

3.降雨侵蚀力的变化趋势

为进一步分析烟台不同区域降雨侵蚀力的变化趋势，本文使用ArcGIS10.2软件的Kriging空间插值方法制作了统计量Z值的空间分布图（图4）。由图4可知，烟台大部分区域降雨侵蚀力呈增加趋势，小部分区域降雨侵蚀力呈减少趋势。其中呈上升趋势的区域面积占总面积的79.7%；呈下降趋势的区域面积占总面积的20.3%。在招远市南部—莱州市东南部一带形成一片集中分布的降雨侵蚀力明显增加区域，其上升中心为郭家店雨量站，Z值高达1.79。这一地区在20世纪60年代年降雨侵蚀力平均为 3018MJ·mm/（h m2·h·a），到 20 世纪 90 年代年降雨侵蚀力平均为 4833MJ·mm/（hm2·h·a），到2000年以后年降雨侵蚀力平均已经达到5409MJ·mm/（hm2·h·a），是60年代的1.8倍。这一特点充分说明，招远市南部—莱州市东南部一带近50年来降雨侵蚀力增加趋势明显。从蓬莱市东部，经过开发区、芝罘区、福山区，到莱山区、牟平区西部形成一条带状的年降雨侵蚀力下降区域。图3展示的年降雨侵蚀力气候趋势，同时也说明：近50年来烟台地区年降雨侵蚀力重心有向西南迁移的趋势。

四、结论

烟台地区年均降雨侵蚀力呈现出由东向西、由中部向南北两侧逐渐递减的趋势，年均降雨侵蚀力的空间分布特征与年均降水量的空间分布特征基本一致。大致以650mm降雨量等值线为分界线，降雨量超过650mm的莱州东部—招远南部—栖霞市中南部—福山区南部—莱山区—牟平—带区域，降雨侵蚀力由西向东由4000MJ·mm/（hm2·h·a） 递增到 5000MJ·mm/（hm2·h·a）。降雨量小于 650mm 的区域，降雨侵蚀力由中部向南北两侧递减到3000MJ·mm/（hm2·h·a）。

40个雨量站中，郭家店站点的降雨侵蚀力在95%的置信水平上显著增加，中疃站、朱吴站的降雨侵蚀力在90%的置信水平上显著增加，其他雨量站的降雨侵蚀力年际间有增加或下降的趋势，但表现都不显著。

近50年来烟台大部分地区年降雨侵蚀力呈现不显著的上升趋势，上升区域面积占总面积的79.7%，在招远市南部—莱州市东南部一带存在一个明显的上升区域。从蓬莱市东部，经过开发区、芝罘区、福山区，到莱山区、牟平区西部形成一条带状的年降雨侵蚀力下降区域。近50年来烟台地区年降雨侵蚀力重心有向西南迁移的趋势