近50年煙臺市降雨侵蝕力時空分布特征

畢彩霞 王 燕 王增凱

一、引言

降雨侵蝕力是指由降雨引起土壤侵蝕的潛在能力，是通用土壤流失方程USLE、RUSLE中一個最基本因子。精確估算降雨侵蝕力需要的次降雨過程資料很難獲得，因此一般建立降雨侵蝕力簡易算法，即利用常規降雨統計資料來估算侵蝕力。章文波等利用全國71個代表性氣象站資料，建立了基于日雨量的降雨侵蝕力簡易算法模型，可以估算多年平均降雨侵蝕力及其季節變化，得到廣泛應用。通過該方法研究煙臺地區降雨侵蝕力時空分布，對認知煙臺區域水土流失規律、指導區域水土保持具有重要意義。

二、資料來源與研究方法

1.資料來源與處理

從煙臺市水文局收集了煙臺市47個常年雨量站逐日雨量資料，選擇其中滿足1966～2015年50年長度的40個雨量站進行降雨侵蝕力時空特征分析，雨量站分布見圖1。

2.降雨侵蝕力計算

采用第一次全國水利普查水土保持專項普查使用的降雨侵蝕力算法，該算法由章文波等提出、降雨侵蝕力估算模型改進而來，其公式如下：

圖1 雨量站點分布圖

圖2 煙臺市降雨侵蝕力空間分布圖

圖3 煙臺市降雨量分布圖

圖4 統計值Z空間分布圖

表1 煙臺市40個雨量站統計值Z表

三、結果分析

1.降雨侵蝕力的空間分布特征

圖2為煙臺市1966～2015年多年平均降雨侵蝕力分布圖，使用Kriging空間插著方法在ArcGIS10.2軟件中制作完成。由圖2可知，煙臺地區年均降雨侵蝕力呈現出由東向西、由中部向南北兩側逐漸遞減的趨勢，年均降雨侵蝕力的空間分布特征與年均降水量的空間分布特征（圖3）基本一致。大致以650mm降雨量等值線為分界線，降雨量超過650mm的萊州東部—招遠南部—棲霞市中南部—福山區南部—萊山區—牟平一帶區域，降雨侵蝕力由西向東由4000MJ·mm/（h m2·h·a）遞增到5000MJ·mm/（hm2·h·a）。降雨量小于650mm的區域，降雨侵蝕力由中部向南北兩側遞減到3000MJ·mm/（hm2·h·a）。煙臺地區3000MJ·mm/（hm2·h·a）年均降雨侵蝕力等值線大致與550mm年均降水量等值線相近；4000MJ·mm/（hm2·h·a）年均降雨侵蝕力等值線大致與650mm年均降水量等值線相近；40個雨量站中降雨侵蝕力最大的是牟平區龍泉雨量站為 5159MJ·mm/（hm2·h·a），最低的是萊州市海滄口雨量站為2865MJ·mm/（hm2·h·a）。

2.雨量站降雨侵蝕力年際變化特征

為分析煙臺1966～2015年50年來降雨侵蝕力的年際變化特征，對40個雨量站的降雨侵蝕力分別進行Mann-Kendall趨勢檢驗，可得到統計值Z見表1。對于統計變量Z，大于0時，是上升趨勢；小于0時，則是下降趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64、2.32時，分別表示通過了信度為90%、95%、99%的顯著性檢驗。從表1中可以看出，郭家店站點的降雨侵蝕力在95%的置信水平上顯著增加，中疃站、朱吳站的降雨侵蝕力在90%的置信水平上顯著增加，其他雨量站的降雨侵蝕力年際間有增加或下降的趨勢，但表現都不顯著。

3.降雨侵蝕力的變化趨勢

為進一步分析煙臺不同區域降雨侵蝕力的變化趨勢，本文使用ArcGIS10.2軟件的Kriging空間插值方法制作了統計量Z值的空間分布圖（圖4）。由圖4可知，煙臺大部分區域降雨侵蝕力呈增加趨勢，小部分區域降雨侵蝕力呈減少趨勢。其中呈上升趨勢的區域面積占總面積的79.7%；呈下降趨勢的區域面積占總面積的20.3%。在招遠市南部—萊州市東南部一帶形成一片集中分布的降雨侵蝕力明顯增加區域，其上升中心為郭家店雨量站，Z值高達1.79。這一地區在20世紀60年代年降雨侵蝕力平均為 3018MJ·mm/（h m2·h·a），到 20 世紀 90 年代年降雨侵蝕力平均為 4833MJ·mm/（hm2·h·a），到2000年以后年降雨侵蝕力平均已經達到5409MJ·mm/（hm2·h·a），是60年代的1.8倍。這一特點充分說明，招遠市南部—萊州市東南部一帶近50年來降雨侵蝕力增加趨勢明顯。從蓬萊市東部，經過開發區、芝罘區、福山區，到萊山區、牟平區西部形成一條帶狀的年降雨侵蝕力下降區域。圖3展示的年降雨侵蝕力氣候趨勢，同時也說明：近50年來煙臺地區年降雨侵蝕力重心有向西南遷移的趨勢。

四、結論

煙臺地區年均降雨侵蝕力呈現出由東向西、由中部向南北兩側逐漸遞減的趨勢，年均降雨侵蝕力的空間分布特征與年均降水量的空間分布特征基本一致。大致以650mm降雨量等值線為分界線，降雨量超過650mm的萊州東部—招遠南部—棲霞市中南部—福山區南部—萊山區—牟平—帶區域，降雨侵蝕力由西向東由4000MJ·mm/（hm2·h·a） 遞增到 5000MJ·mm/（hm2·h·a）。降雨量小于 650mm 的區域，降雨侵蝕力由中部向南北兩側遞減到3000MJ·mm/（hm2·h·a）。

40個雨量站中，郭家店站點的降雨侵蝕力在95%的置信水平上顯著增加，中疃站、朱吳站的降雨侵蝕力在90%的置信水平上顯著增加，其他雨量站的降雨侵蝕力年際間有增加或下降的趨勢，但表現都不顯著。

近50年來煙臺大部分地區年降雨侵蝕力呈現不顯著的上升趨勢，上升區域面積占總面積的79.7%，在招遠市南部—萊州市東南部一帶存在一個明顯的上升區域。從蓬萊市東部，經過開發區、芝罘區、福山區，到萊山區、牟平區西部形成一條帶狀的年降雨侵蝕力下降區域。近50年來煙臺地區年降雨侵蝕力重心有向西南遷移的趨勢