基于GIS技術的降雨侵蝕力時空分布研究

王寧 李朝奎 褚楠 吳柏燕

摘 要：文章借助GIS技術，以云南省29個氣象站1974—2013年的日降雨資料計算降雨侵蝕力，采用Kriging空間插值方法繪制云南省的降雨侵蝕力的空間分布圖。研究結果表明，云南省降雨侵蝕力由北向南逐漸升高，勐臘、景洪、瀾滄、思茅等區域尤為嚴重；年內降雨侵蝕力分布主要集中在6～9月。

關鍵詞：GIS技術；降雨侵蝕力；空間分布

降雨侵蝕力是指降雨對土壤侵蝕的評價因子，能精確評價由降水引發的土壤侵蝕[1-2]。美國學者Wischmeier[3-4]率先提出了計算降雨侵蝕力R指標的模型，并在通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）上進行運用。R的經典計算方法[5-6]是將30 min降雨強度I30和降雨動能E進行相乘。但此方法計算量巨大。本文采用日降雨量計算降雨侵蝕力[7]，借助GIS軟件空間分析功能，分析省域范圍內降雨侵蝕力的時間和空間特異性。

1 研究區域與方法

1.1 研究區域

云南省地處北緯21°8～29°15和東經 97°31～106°11之間，處于低緯度、高海拔地區，全省大部分地區年降水量在1 100 mm，南部部分地區可達1 600 mm以上。但由于冬夏兩季受不同大氣環流的控制和影響，降水量在季節上和地域上的分配是極不均勻的。

1.2 降雨侵蝕力計算模型

利用日降雨量估算降雨侵蝕力模型，其算法估算模型如式（1）—（3）。

式（1）—（3）中：Mi表示第i個半月時段的侵蝕力值（MJ·mm/（hm2·h）），k表示該半月時段內的天數，Dj表示半月時段內第j天的日降雨量，其中要求日降雨量≥12 mm，否則以0計算；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 結果與分析

2.1 降雨侵蝕力空間分布特征

降雨侵蝕力是評價降雨對土壤侵蝕影響程度的重要指標，其空間分布狀況對于分析研究土壤侵蝕量具有重要意義。云南省1974—2013年多年平均年降雨侵蝕力分布如圖1所示。云南省降雨侵蝕力空間分布差異較大，基本上是由北向南呈遞增趨勢，可針對西雙版納、思茅、紅河降雨侵蝕力嚴重的區域做好水土保持工作。

2.2 降雨侵蝕力年內分布及變化

降雨侵蝕力在年內分配的集中程度對于分析土壤侵蝕的季節變化具有重要的意義。從月降雨侵蝕力分析（見圖2），云南省各站點多年平均月降雨侵蝕力十分集中，主要集中在6～9月，占到全年降雨侵蝕力的60%。平均月侵蝕降雨侵蝕力最大值出現在7月，占到全年的22.3%。。

2.3 降雨侵蝕力年際分布及變化

以云南省29個氣象站1974—2013年的日降雨資料計算得到平均年降雨侵蝕力，如圖3所示，云南省降雨侵蝕力年際變化不大，近40年來，云南省侵蝕性降雨量和降雨侵蝕力具有小幅度的上下波動，但整體上趨勢比較平穩。也可看出降雨侵蝕力年際變化與年降雨量變化趨勢一致，說明降雨侵蝕力的大小與降雨量的多少有直接關系。

3 結語

借助GIS技術分析云南省40年來降雨侵蝕力空間分布特征、降雨侵蝕力年內分布規律得到如下結論：（1）云南省降雨侵蝕力空間分布差異較大，由北向南逐漸增加。（2）年內降雨侵蝕力分布主要集中在6～9月。（3）云南省1974—2013年年降雨侵蝕力總體上呈現比較穩定的趨勢。研究結論為云南省水土治理工作重點指明方向，為量化水土保持措施提供決策支持。

[參考文獻]

[1]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（1）：35-43.

[2]戴海倫，苑爽，張科利，等.貴州省降雨侵蝕力時空變化特征研究[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，高鵬，蔣觀滔，等.渭河流域降雨侵蝕力時空變化研究[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，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（6）：705-711.