1964—2014年大连市降雨侵蚀力时空演变分析

王 耕，韩冬雪

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

1964—2014年大连市降雨侵蚀力时空演变分析

王 耕，韩冬雪

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

降雨侵蚀力；时空分布；1964—2014年；大连市

基于大连市1964—2014年21个气象站点平均月降水量，估算其降雨侵蚀力，应用ArcGIS的kriging空间插值功能及地统计分析模块中的趋势分析方法，分析了大连市降雨侵蚀力时空分布规律，结果表明：在选取的3个典型站点中，大连站1964—2014年的降雨侵蚀力呈现增加趋势，瓦房店站呈减少趋势且下降幅度明显，而庄河站变化相对较小；大连市降雨侵蚀力呈自西南向东北递增的空间分布格局，不同站点降雨侵蚀力数据差值较大。

水土流失是我国主要的环境问题之一。降雨是引起水土流失的重要外营力，雨滴击溅和径流剥蚀成为其主要的表现形式[1]。降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力[2]，是一项客观评价由降雨所引起土壤分离和搬运的动力指标，也是通用土壤流失方程(USLE)中的一个基本因子[3]。因此，准确分析降雨侵蚀力对于土壤侵蚀量估算、水土保持政策制定等具有重要意义。

大连市位于辽东半岛最南端，多山地丘陵，少平原低地，地形起伏明显，自然地理区位条件下的水土流失问题较为突出。大连市土地总面积12 837.53 km2，水土流失面积占土地总面积的34.49%[4]。本研究基于1964—2014年大连市平均月降水量数据对降雨侵蚀力时空分布演变进行分析，以期为大连市水土流失预防、水土保持措施制定提供科学依据。

1 大连市概况

大连市位于辽东半岛南端，东、西分别与黄海、渤海相邻，南与山东半岛隔海相望，地处东经120°58′～123°31′、北纬38°43′～40°10′，地势南高北低，地貌以丘陵为主，平原山地零星分布其间，水资源、生物资源、水产资源丰富，为经济发展提供了物质基础。大连市位于暖温带，属于大陆性季风气候区，四季分明，多年平均气温11.1 ℃，日照充足，多年平均日照时数2 511 h，降水丰沛，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]。土壤类型丰富，有棕壤、草甸土、淹育水稻土、滨海潮滩盐土等，其中以棕壤为主。当地棕壤多为砂质壤土，质地较轻、固结能力较差，加之地形高低起伏明显、植被覆盖率偏低且降雨集中，以致土壤侵蚀严重。

2 研究资料与方法

根据中国气象局气象数据中心发布的降雨资料，选取大连市21个气象站点(图1)，根据各站点1964—2014年平均月降水量数据计算降雨侵蚀力，分析大连市降雨侵蚀力时空演变规律。

图1 大连市气象站点分布

采用章文波等[6]提出的多年平均月降水量计算降雨侵蚀力方法，计算公式为

R=αFβ

(1)

(2)

上二式中：R为降雨侵蚀力，MJ·mm/(hm2·h·a)；α、β为模型参数，取α=0.358 9，β=1.946 2；P为多年平均降水量，mm；Pi为第i个月平均降水量，mm；F为指数，mm，数值介于P/12～P之间，其值取决于多年平均降水量及第i个月平均降水量。

3 结果与分析

3.1 计算结果

1964—2014年大连市21个气象站点降雨侵蚀力统计结果见表1。21个气象站点年均降水量存在差异，其中南坎子、德兴站点年均降水量较大，大高屯、申家炉站点年均降水量较小。总体来说，大连市多年平均降水量分布呈现东多西少、南多北少的空间分布格局，降雨侵蚀力与降水量密切相关，亦呈现时间、空间分布差异。

表1 1964—2014年大连市降雨侵蚀力统计结果

3.2 降雨侵蚀力时间变化特征

为研究大连市降雨侵蚀力的年际变化，根据各气象站点空间分布，选取大连、瓦房店、庄河3个站点为代表，分析1964—2014年降雨侵蚀力变化情况，见图2—4。3个站点降雨侵蚀力变化幅度均较大，其中：大连站降雨侵蚀力在1999年出现最低值，2013年出现最高值，达到31 144.01 MJ·mm/(hm2·h·a)，降雨侵蚀力数值波动范围较大，总体呈上升趋势；瓦房店站降雨侵蚀力年际波动幅度大，1967、1975、2006年降雨侵蚀力数值较大，但总体呈减少趋势，且下降幅度明显；庄河站1964—2014年降雨侵蚀力呈下降趋势，1976—1985年呈上升趋势并达到这50年中的最高值，1985年之后波动减少，因此具有突出的年际变化特点。

图2 1964—2014年大连站降雨侵蚀力变化趋势

图3 1964—2014年瓦房店站降雨侵蚀力变化趋势

图4 1964—2014年庄河站降雨侵蚀力变化趋势

3.3 降雨侵蚀力空间变化特征

结合21个气象站点降雨资料，对大连市多年平均降雨侵蚀力空间分布特征进行分析。利用ArcGIS的kriging插值功能，得到大连市多年平均降雨侵蚀力的空间分布(图5)，运用ArcGIS地统计分析模块中探索数据功能下的趋势分析，得出大连市降雨侵蚀力空间变化趋势(图6)。大连市降雨侵蚀力在1 944.99～14 043.15 MJ·mm/(hm2·h·a)之间，平均值为5 339.65 MJ·mm/(hm2·h·a)。旅顺口区、金州区、普兰店市南部及瓦房店市南部地区为降雨侵蚀力低值区，其值在1 945.00～3 289.43 MJ·mm/(hm2·h·a)之间，年降水量为583.3～635.4 mm；瓦房店北部、普兰店市北部、庄河市南部降雨侵蚀力较大，平均值为3 386.00 MJ·mm/(hm2·h·a)，年降水量在664.4～797.9 mm之间；降雨侵蚀力最强的地区位于庄河市北部，其最高值为14 043.15 MJ·mm/(hm2·h·a)，同时年降水量最多可达1 200.0 mm。图6中垂直投影代表数据点的值及位置；ZX面为东西向平面，YZ为南北向平面，XY面为东西向、南北向的正交平面；浅色线为东西向趋势线，深色线为南北向趋势线。综合图5、6结果表明，大连市降雨侵蚀力呈现自西向东、由南向北递增的趋势，总体趋势表现为西南低、东北高。

图5 大连市降雨侵蚀力空间分布

图6 大连市降雨侵蚀力空间分布趋势

4 结 语

大连属于山地丘陵区，地形起伏，植被覆盖率低，尤其是受辽宁沿海经济带快速发展影响，人类活动加剧，海岸带水土流失问题突出，导致耕地破坏、地力衰减、自然灾害频发，威胁人们的生产生活。分析大连市降雨侵蚀力时空分布特征，得出结论：大连市降雨侵蚀力数值自西南向东北递增，空间分布差异明显，年际变化幅度较大，必须采取有针对性的防治措施。比如，在庄河市北部受地面坡度影响降雨侵蚀力较高的地区，可利用荒坡种植果树，蓄水保土，在取得生态效益的同时提高经济效益，还可以采用农业技术措施，起到保水保土保肥的效果[7]。

由于日雨量资料缺失，因此本研究采用多年平均月降水量进行降雨侵蚀力估算，此计算方法比基于日降水量进行估算有一定误差。同时水土流失与降雨侵蚀力、下垫面性质、植被覆盖率、地形等多种因素密切相关，在接下来的研究中应将其他影响因子列入研究范围。

[1] 史展,陶和平,刘斌涛,等.基于GIS的岷江流域降雨侵蚀力时空特征研究[J].水土保持通报,2013,33(2):97-101.

[2] 张建国,范建容,王玉宽,等.重庆市降雨侵蚀力(R值)的时空分布特征[J].水土保持研究,2004,11(1):56-59.

[3] 章文波,谢云,刘宝元.利用日雨量计算降雨侵蚀力的方法研究[J].地理科学,2002,22(6):705-711.

[4] 李仁辉,潘秀清,金家双.大连市土壤侵蚀现状及防治对策[J].水土保持应用技术,2010(2):35-37.

[5] 大连市地方志编纂委员会.大连年鉴[M].大连:大连出版社,2012:25-28.

[6] 章文波,付金生.不同类型雨量资料估算降雨侵蚀力[J].资源科学,2003,25(1):35-41.

[7] 郑应顺,李洪一,潘贤君.大连国土资源[M].大连:大连出版社,1990:1006-1018.

王耕(1973—)，女，辽宁沈阳市人，教授，博士，主要从事区域生态安全与管理研究。

2017-06-08

(责任编辑 李杨杨)

S157.1

A

1000-0941(2017)11-0054-03