1964—2014年大連市降雨侵蝕力時空演變分析

王 耕，韓冬雪

(遼寧師范大學 城市與環境學院，遼寧 大連 116029)

1964—2014年大連市降雨侵蝕力時空演變分析

王 耕，韓冬雪

(遼寧師范大學 城市與環境學院，遼寧 大連 116029)

降雨侵蝕力；時空分布；1964—2014年；大連市

基于大連市1964—2014年21個氣象站點平均月降水量，估算其降雨侵蝕力，應用ArcGIS的kriging空間插值功能及地統計分析模塊中的趨勢分析方法，分析了大連市降雨侵蝕力時空分布規律，結果表明：在選取的3個典型站點中，大連站1964—2014年的降雨侵蝕力呈現增加趨勢，瓦房店站呈減少趨勢且下降幅度明顯，而莊河站變化相對較小；大連市降雨侵蝕力呈自西南向東北遞增的空間分布格局，不同站點降雨侵蝕力數據差值較大。

水土流失是我國主要的環境問題之一。降雨是引起水土流失的重要外營力，雨滴擊濺和徑流剝蝕成為其主要的表現形式[1]。降雨侵蝕力反映了降雨對土壤侵蝕的潛在能力[2]，是一項客觀評價由降雨所引起土壤分離和搬運的動力指標，也是通用土壤流失方程(USLE)中的一個基本因子[3]。因此，準確分析降雨侵蝕力對于土壤侵蝕量估算、水土保持政策制定等具有重要意義。

大連市位于遼東半島最南端，多山地丘陵，少平原低地，地形起伏明顯，自然地理區位條件下的水土流失問題較為突出。大連市土地總面積12 837.53 km2，水土流失面積占土地總面積的34.49%[4]。本研究基于1964—2014年大連市平均月降水量數據對降雨侵蝕力時空分布演變進行分析，以期為大連市水土流失預防、水土保持措施制定提供科學依據。

1 大連市概況

大連市位于遼東半島南端，東、西分別與黃海、渤海相鄰，南與山東半島隔海相望，地處東經120°58′～123°31′、北緯38°43′～40°10′，地勢南高北低，地貌以丘陵為主，平原山地零星分布其間，水資源、生物資源、水產資源豐富，為經濟發展提供了物質基礎。大連市位于暖溫帶，屬于大陸性季風氣候區，四季分明，多年平均氣溫11.1 ℃，日照充足，多年平均日照時數2 511 h，降水豐沛，多年平均降水量540 mm，降雨主要集中在7、8月份，且多暴雨[5]。土壤類型豐富，有棕壤、草甸土、淹育水稻土、濱海潮灘鹽土等，其中以棕壤為主。當地棕壤多為砂質壤土，質地較輕、固結能力較差，加之地形高低起伏明顯、植被覆蓋率偏低且降雨集中，以致土壤侵蝕嚴重。

2 研究資料與方法

根據中國氣象局氣象數據中心發布的降雨資料，選取大連市21個氣象站點(圖1)，根據各站點1964—2014年平均月降水量數據計算降雨侵蝕力，分析大連市降雨侵蝕力時空演變規律。

圖1 大連市氣象站點分布

采用章文波等[6]提出的多年平均月降水量計算降雨侵蝕力方法，計算公式為

R=αFβ

(1)

(2)

上二式中：R為降雨侵蝕力，MJ·mm/(hm2·h·a)；α、β為模型參數，取α=0.358 9，β=1.946 2；P為多年平均降水量，mm；Pi為第i個月平均降水量，mm；F為指數，mm，數值介于P/12～P之間，其值取決于多年平均降水量及第i個月平均降水量。

3 結果與分析

3.1 計算結果

1964—2014年大連市21個氣象站點降雨侵蝕力統計結果見表1。21個氣象站點年均降水量存在差異，其中南坎子、德興站點年均降水量較大，大高屯、申家爐站點年均降水量較小。總體來說，大連市多年平均降水量分布呈現東多西少、南多北少的空間分布格局，降雨侵蝕力與降水量密切相關，亦呈現時間、空間分布差異。

表1 1964—2014年大連市降雨侵蝕力統計結果

3.2 降雨侵蝕力時間變化特征

為研究大連市降雨侵蝕力的年際變化，根據各氣象站點空間分布，選取大連、瓦房店、莊河3個站點為代表，分析1964—2014年降雨侵蝕力變化情況，見圖2—4。3個站點降雨侵蝕力變化幅度均較大，其中：大連站降雨侵蝕力在1999年出現最低值，2013年出現最高值，達到31 144.01 MJ·mm/(hm2·h·a)，降雨侵蝕力數值波動范圍較大，總體呈上升趨勢；瓦房店站降雨侵蝕力年際波動幅度大，1967、1975、2006年降雨侵蝕力數值較大，但總體呈減少趨勢，且下降幅度明顯；莊河站1964—2014年降雨侵蝕力呈下降趨勢，1976—1985年呈上升趨勢并達到這50年中的最高值，1985年之后波動減少，因此具有突出的年際變化特點。

圖2 1964—2014年大連站降雨侵蝕力變化趨勢

圖3 1964—2014年瓦房店站降雨侵蝕力變化趨勢

圖4 1964—2014年莊河站降雨侵蝕力變化趨勢

3.3 降雨侵蝕力空間變化特征

結合21個氣象站點降雨資料，對大連市多年平均降雨侵蝕力空間分布特征進行分析。利用ArcGIS的kriging插值功能，得到大連市多年平均降雨侵蝕力的空間分布(圖5)，運用ArcGIS地統計分析模塊中探索數據功能下的趨勢分析，得出大連市降雨侵蝕力空間變化趨勢(圖6)。大連市降雨侵蝕力在1 944.99～14 043.15 MJ·mm/(hm2·h·a)之間，平均值為5 339.65 MJ·mm/(hm2·h·a)。旅順口區、金州區、普蘭店市南部及瓦房店市南部地區為降雨侵蝕力低值區，其值在1 945.00～3 289.43 MJ·mm/(hm2·h·a)之間，年降水量為583.3～635.4 mm；瓦房店北部、普蘭店市北部、莊河市南部降雨侵蝕力較大，平均值為3 386.00 MJ·mm/(hm2·h·a)，年降水量在664.4～797.9 mm之間；降雨侵蝕力最強的地區位于莊河市北部，其最高值為14 043.15 MJ·mm/(hm2·h·a)，同時年降水量最多可達1 200.0 mm。圖6中垂直投影代表數據點的值及位置；ZX面為東西向平面，YZ為南北向平面，XY面為東西向、南北向的正交平面；淺色線為東西向趨勢線，深色線為南北向趨勢線。綜合圖5、6結果表明，大連市降雨侵蝕力呈現自西向東、由南向北遞增的趨勢，總體趨勢表現為西南低、東北高。

圖5 大連市降雨侵蝕力空間分布

圖6 大連市降雨侵蝕力空間分布趨勢

4 結 語

大連屬于山地丘陵區，地形起伏，植被覆蓋率低，尤其是受遼寧沿海經濟帶快速發展影響，人類活動加劇，海岸帶水土流失問題突出，導致耕地破壞、地力衰減、自然災害頻發，威脅人們的生產生活。分析大連市降雨侵蝕力時空分布特征，得出結論：大連市降雨侵蝕力數值自西南向東北遞增，空間分布差異明顯，年際變化幅度較大，必須采取有針對性的防治措施。比如，在莊河市北部受地面坡度影響降雨侵蝕力較高的地區，可利用荒坡種植果樹，蓄水保土，在取得生態效益的同時提高經濟效益，還可以采用農業技術措施，起到保水保土保肥的效果[7]。

由于日雨量資料缺失，因此本研究采用多年平均月降水量進行降雨侵蝕力估算，此計算方法比基于日降水量進行估算有一定誤差。同時水土流失與降雨侵蝕力、下墊面性質、植被覆蓋率、地形等多種因素密切相關，在接下來的研究中應將其他影響因子列入研究范圍。

[1] 史展,陶和平,劉斌濤,等.基于GIS的岷江流域降雨侵蝕力時空特征研究[J].水土保持通報,2013,33(2):97-101.

[2] 張建國,范建容,王玉寬,等.重慶市降雨侵蝕力(R值)的時空分布特征[J].水土保持研究,2004,11(1):56-59.

[3] 章文波,謝云,劉寶元.利用日雨量計算降雨侵蝕力的方法研究[J].地理科學,2002,22(6):705-711.

[4] 李仁輝,潘秀清,金家雙.大連市土壤侵蝕現狀及防治對策[J].水土保持應用技術,2010(2):35-37.

[5] 大連市地方志編纂委員會.大連年鑒[M].大連:大連出版社,2012:25-28.

[6] 章文波,付金生.不同類型雨量資料估算降雨侵蝕力[J].資源科學,2003,25(1):35-41.

[7] 鄭應順,李洪一,潘賢君.大連國土資源[M].大連:大連出版社,1990:1006-1018.

王耕(1973—)，女，遼寧沈陽市人，教授，博士，主要從事區域生態安全與管理研究。

2017-06-08

(責任編輯 李楊楊)

S157.1

A

1000-0941(2017)11-0054-03