无锡市降雨及侵蚀性降雨分布规律分析

周 敏 常 露 陈晶晶 焦芳芳 戈 禹 管 凯

（1.江苏省水文水资源勘测局无锡分局 无锡 214026 2.无锡市水资源管理处 无锡 214026 3.江苏省水文水资源勘测局 南京 210029）

降雨是与土壤关联性最强的因素之一，降水的任何参数，不管是次降雨量、降雨强度，还是降雨在年内的季节分布，都会造成降雨侵蚀发生变化，是造成水土流失的直接动力。在我国土壤侵蚀类型中，水力侵蚀是最典型的侵蚀类型。因此，研究降雨特征是侵蚀分析的基础。本文通过收集无锡市21个雨量站1992—2016年日降雨量数据，分析降雨以及侵蚀性降雨变化特征，为无锡市水土保持重点预防、洪涝灾害预报等提供基础支撑。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

无锡市位于江苏省东南部，以平原为主，星散分布着低山、残丘。南部为水网平原；北部为高沙平原；中部为低地辟成的水网圩田；西南部地势较高，为宜兴的低山和丘陵地区。本文选取了无锡市包括宜兴、江阴在内的21 处雨量站1992—2016年日降雨量数据，站点分布经纬度范围为北纬31°7′～32°2′，东经119°33′～120°38′。

1.2 研究方法

1.2.1 年际变化

通过倾向率（降雨量、降雨侵蚀力等要素与年份之间线性拟合直线的斜率），分析降雨量、降雨侵蚀力等要素在各个年份之间的变化规律：

式中：变量i 为年序号，Ri为第i年的降雨量或降雨侵蚀力，S 为倾向率。该式反映了各要素一元线性模型模拟出来的变化趋势，S 值为正，说明降雨量或者降雨侵蚀力随年份逐年增加，反之则代表要素随年份减少，S 值一定程度上反映了降雨量或者降雨侵蚀力的变化程度。

1.2.2 降雨频率对侵蚀性降雨的影响

参照Liu B.H 等[1]的计算方法，计算侵蚀性降雨时间变化和侵蚀性降雨强度变化对于侵蚀性降雨的贡献率：

式中：b12为侵蚀性降雨量年变化量（mm/a）；be为侵蚀性降雨时间变化导致的侵蚀性降雨量变化值；bi为侵蚀性降雨强度变化导致的侵蚀性降雨量变化值；f12为侵蚀性降雨时间的变化量（d/a）；pe是年平均侵蚀性降雨强度（mm/d）；ci为侵蚀性降雨强度变化对降雨量变化的贡献率；ce为侵蚀性降雨时间变化对降雨量变化的贡献率。

2 结果与分析

2.1 降雨、侵蚀性降雨年内变化特征

无锡市年内平均月降雨量和降雨天数都呈中间高、两边低的形状，1月起逐步增加，6月增加幅度突然增大，8月之后呈现明显下降。这与气象变化规律是一致的，无锡市5—7月为梅雨季，8—9月为台风季。因此，夏季6—8月为水土流失程度最重的时段，也是主要的农事等生产活动季节，是防治的关键时期。

不是发生了降雨就会造成水土流失，只有当雨量或雨强到达某个程度后才会发生，将刚好发生时的数值，称为侵蚀性降雨标准。结合无锡市降雨、地貌、水土保持措施等因素，以及考虑我国常用的侵蚀性降雨量标准，将日降雨量12mm 定为侵蚀性降雨标准[2]-[6]。侵蚀降雨月均雨量、天数分布规律与总降雨月均雨量、天数分布相似，都呈中间高、两边低的形状，开始缓慢增长，6月增加幅度突然增大，8月之后呈现明显下降。6—8月最为集中，占年均总量的50%。说明6—8月为侵蚀性降雨最为集中的一段时间，应重点做好水土流失防治工作。

由各站点达到侵蚀标准的降雨天数、总量可知，发生侵蚀降雨的天数占全年降雨总天数的28%，侵蚀降雨总量占全年降雨总量的73%。这说明，全年的降雨时间由不同降雨强度的雨日组成，但只有降雨强度高的雨日影响着全年的降雨总量[7]。图1 反映出，各站达到侵蚀标准雨量和总雨量相关系数为0.99，两者之间显著相关；而各站达到侵蚀标准雨日与总雨日相关系数为0.44，两者之间非显著相关。

2.2 降雨、侵蚀性降雨年际变化特征

图1 各站达到侵蚀标准雨量（天数）与总雨量（总天数）线性相关图

图2 无锡市年降雨总量、侵蚀性降雨量年际变化规律图

雨量与年份之间线性拟合直线的斜率反映了降雨的年际变化规律。斜率为正，表明降雨随年份增长而增多；斜率为负，表明降雨随年份增长而减少。图2 为各站年平均降雨量、侵蚀性降雨量与年份之间的9 点二项式滤波曲线和趋势线。从图中可以看出，无锡市21 个站点的降雨量虽整体呈现增长的态势，但不是单一增加，而是随年份出现逐段变化，总体上可以分为如下三个阶段：1992—2000年升高，2000—2005年下降，2005—2016年升高。无锡市每年降雨量变动11.9mm/a，变动值为正。

各站侵蚀性降雨量随年份呈现与总降雨量相似规律，也不是单一增加，而是表现出多段式变化。各站侵蚀性降雨每年变动值15.59mm/a，倾向率大于总雨量。同时，侵蚀性降雨天数占全年降雨总天数的28%，达到侵蚀标准雨量占全年总雨量的73%。这表明，降雨量变化主要受强降雨相关参数影响，这与Liu B.H.等[1]得到的结论吻合。

达到侵蚀标准的降雨量变化受达到侵蚀标准的降雨强度以及降雨时间变化共同影响。图3 反映了无锡市21 个雨量站侵蚀性降雨时间变化和侵蚀性降雨强度变化对侵蚀性降雨量变化的贡献率。从图中可以看出，在无锡市21 个雨量站中，西南部的官林等9 个站以及中部的直湖港等4 个站侵蚀性降雨时间变化贡献率和侵蚀性降雨强度变化贡献率均为正值，东北部的江阴等3 个站侵蚀性降雨时间变化贡献率为正值，侵蚀性降雨强度变化贡献率为负值，但是全部站点的侵蚀性降雨时间变化贡献率都大于侵蚀性降雨强度变化贡献率。这反映出，无锡市所有站达到侵蚀标准的降雨时间对雨量影响大于达到侵蚀标准的雨强对雨量影响，无锡市各个站点侵蚀性降雨量变化主要受降雨时间变化影响，这与Groisman P Y 等[7]根据各地降雨特性发现的某个地区降雨量变化主要受该地区强度较大降雨时间影响的结论是一致的。

图3 无锡市各站点年侵蚀性降雨频率对侵蚀性降雨量变化的贡献率图

3 结论

（1）年内雨量和天数均表现出季节性变化，随月份呈中间高、两边低的分布，其中6—8月雨量最为集中，天数也最多。无锡市各站达到侵蚀标准的雨量、雨日也随月份呈中间高、两边低的分布，6—8月为最集中的时段。达到侵蚀标准雨量和降雨总量显著相关，而达到侵蚀标准降雨天数和降雨总天数非显著相关，表明全年降雨天数是由不同强度的雨日组成，但只有降雨强度高的雨日影响着全年的降雨总量。

（2）无锡市降雨量、侵蚀性降雨量随年份变化相似，总体均呈现增加趋势，但不是单一增加，呈三段式变化：1992—2000年升高，2000—2005年下降，2005—2016年升高。达到侵蚀标准降雨随年份变化值大于总降雨随年份变化值，而达到侵蚀标准雨日占全年总雨日的28%，达到侵蚀标准雨量占全年总雨量的73%，表明了总降雨变化主要和达到侵蚀标准降雨有关。

（3）在无锡市全部站点中，侵蚀性降雨时间变化贡献率都大于侵蚀性降雨强度变化贡献率。表明了，侵蚀性降雨时间对侵蚀性降雨量变化作用大于侵蚀性降雨强度对侵蚀性降雨量的变化作用，年降雨量的变化主要由降雨强度较高的降雨时间的变化决定■