基于GIS技术的降雨侵蚀力时空分布研究

王宁 李朝奎 褚楠 吴柏燕

摘 要：文章借助GIS技术，以云南省29个气象站1974—2013年的日降雨资料计算降雨侵蚀力，采用Kriging空间插值方法绘制云南省的降雨侵蚀力的空间分布图。研究结果表明，云南省降雨侵蚀力由北向南逐渐升高，勐腊、景洪、澜沧、思茅等区域尤为严重；年内降雨侵蚀力分布主要集中在6～9月。

关键词：GIS技术；降雨侵蚀力；空间分布

降雨侵蚀力是指降雨对土壤侵蚀的评价因子，能精确评价由降水引发的土壤侵蚀[1-2]。美国学者Wischmeier[3-4]率先提出了计算降雨侵蚀力R指标的模型，并在通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）上进行运用。R的经典计算方法[5-6]是将30 min降雨强度I30和降雨动能E进行相乘。但此方法计算量巨大。本文采用日降雨量計算降雨侵蚀力[7]，借助GIS软件空间分析功能，分析省域范围内降雨侵蚀力的时间和空间特异性。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

云南省地处北纬21°8～29°15和东经 97°31～106°11之间，处于低纬度、高海拔地区，全省大部分地区年降水量在1 100 mm，南部部分地区可达1 600 mm以上。但由于冬夏两季受不同大气环流的控制和影响，降水量在季节上和地域上的分配是极不均匀的。

1.2 降雨侵蚀力计算模型

利用日降雨量估算降雨侵蚀力模型，其算法估算模型如式（1）—（3）。

式（1）—（3）中：Mi表示第i个半月时段的侵蚀力值（MJ·mm/（hm2·h）），k表示该半月时段内的天数，Dj表示半月时段内第j天的日降雨量，其中要求日降雨量≥12 mm，否则以0计算；Pd12表示日降雨量≥12 mm的日平均降雨量，Py12表示日降雨量≥12 mm的年平均降雨量。

2 结果与分析

2.1 降雨侵蚀力空间分布特征

降雨侵蚀力是评价降雨对土壤侵蚀影响程度的重要指标，其空间分布状况对于分析研究土壤侵蚀量具有重要意义。云南省1974—2013年多年平均年降雨侵蚀力分布如图1所示。云南省降雨侵蚀力空间分布差异较大，基本上是由北向南呈递增趋势，可针对西双版纳、思茅、红河降雨侵蚀力严重的区域做好水土保持工作。

2.2 降雨侵蚀力年内分布及变化

降雨侵蚀力在年内分配的集中程度对于分析土壤侵蚀的季节变化具有重要的意义。从月降雨侵蚀力分析（见图2），云南省各站点多年平均月降雨侵蚀力十分集中，主要集中在6～9月，占到全年降雨侵蚀力的60%。平均月侵蚀降雨侵蚀力最大值出现在7月，占到全年的22.3%。。

2.3 降雨侵蚀力年际分布及变化

以云南省29个气象站1974—2013年的日降雨资料计算得到平均年降雨侵蚀力，如图3所示，云南省降雨侵蚀力年际变化不大，近40年来，云南省侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力具有小幅度的上下波动，但整体上趋势比较平稳。也可看出降雨侵蚀力年际变化与年降雨量变化趋势一致，说明降雨侵蚀力的大小与降雨量的多少有直接关系。

3 结语

借助GIS技术分析云南省40年来降雨侵蚀力空间分布特征、降雨侵蚀力年内分布规律得到如下结论：（1）云南省降雨侵蚀力空间分布差异较大，由北向南逐渐增加。（2）年内降雨侵蚀力分布主要集中在6～9月。（3）云南省1974—2013年年降雨侵蚀力总体上呈现比较稳定的趋势。研究结论为云南省水土治理工作重点指明方向，为量化水土保持措施提供决策支持。

[参考文献]

[1]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（1）：35-43.

[2]戴海伦，苑爽，张科利，等.贵州省降雨侵蚀力时空变化特征研究[J].水土保持研究，2013（1）：37-41.

[3]WISECHMEIER W H，SMITH D D.Predicting rainfall erosion Losses from cropland east of the Rocky Mountains[M].Washington：Agric Handbook，1965.

[4]WISCHMEIER W H，SNUTH D D.Predieting rainfall erosion losses：a guide to conservation planning.U.S.D.agriculture[M].Washington：Handbook，1978.

[5]柴雪柯，高鹏，蒋观滔，等.渭河流域降雨侵蚀力时空变化研究[J].水土保持研究，2016（3）：25-28.

[6]RICHARDSON C WFOSTER G R，WRIGHT D A.Estimation of erosion index from daily rainfall amount[J].Transaction of the ASAE，1983（1）：153-156.

[7]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（6）：705-711.