基于GIS的白洋淀流域降雨侵蚀力时空分布特征分析

为分析白洋淀流域降雨侵蚀力的时空分布特征,利用白洋淀流域及周边64个气象站点2003—2018年的日雨量资料,采用日雨量模型、线性逐步回归、倾向率、Mann-Kendall突变检验以及克里金插值等方法进行了研究。结果表明：(1)白洋淀流域年均降雨侵蚀力为2 284.54 (MJ·mm)/(hm²·h),西南阜平县和东北霞云岭降雨侵蚀力较大,在东南—西北方向上呈先增后降趋势。(2)气象站点降雨侵蚀力与经纬度、海拔的关系为：降雨侵蚀力=-0.115×纬度+0.414×经度-0.235×海拔,降雨侵蚀力与纬度、海拔呈负相关,与经度呈正相关。(3)降雨侵蚀力年内分布中,夏季较大,平均1 826.75 (MJ·mm)/(hm²·h),冬季较小,平均1.77 (MJ·mm)/(hm²·h);降雨侵蚀力年际分布中,2011—2014年较大,平均2 584.82 (MJ·mm)/(hm²·h);2003—2006年较小,平均2 053.79 (MJ·mm)/(hm²·h)。(4)降雨侵蚀力时间...     

贵州常态地貌区降雨侵蚀特征分析——以龙里县羊鸡冲小流域为例

为了解贵州常态地貌区降雨侵蚀力特征,以贵州省龙里县羊鸡冲小流域为研究区,根据小流域2009年6个标准径流小区的定位观测资料,利用统计分析方法,确定研究区侵蚀性降雨雨量标准,估算降雨侵蚀力,分析其年内分布规律及与侵蚀模数之间的关系。结果表明:研究区侵蚀性降雨雨量标准为23.6 mm;出现侵蚀性降雨的5个月(4、5、6、7、9月)中,6月份降雨侵蚀力最大,为2 589.10 MJ·mm/(hm~2·h),侵蚀模数也最大,为5 606.4 t/(km~2·a),4月份降雨侵蚀力最小,为818.49 MJ·mm/(hm~2·h),侵蚀模数也最小,为2 277.6 t/(km~2·a);拟合侵蚀模数与次降雨量的关系曲线为y=1 377.6ln x-3 849.1(R~2=0.607 2),两者相关性显著。     

1980-2009年闽东南地区降雨侵蚀力的时空分布特征

[目的]揭示闽东南地区降雨侵蚀力的时空变异特征,为区域水土流失防治及水土保持规划提供依据。[方法]基于闽东南地区1980—2009年26个雨量站的逐日降雨数据,运用福建省降雨侵蚀力简易算法。[结果]闽东南地区降雨侵蚀力年内分布集中于5—8月,呈现双峰式分布;降雨侵蚀力年际间变化幅度较大。1982年年降雨侵蚀力(R值)低至253.82(MJ·mm)/(hm2·h),2006年R值高达725.39(MJ·mm)/(hm2·h),极值比为2.86;30a内的闽东南地区的降雨侵蚀力并未出现明显的突变现象。[结论]研究区内降雨侵蚀力R值空间分布不均匀,总体上呈现沿海向内陆增加,西南高东北低的趋势。     

南方红壤区潋水流域降雨侵蚀力时空特征

降雨侵蚀力(R)反映降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是进行土壤侵蚀预测预报及科学布置水土保持措施的重要依据。本文以南方红壤区典型流域——赣江上游潋水流域2000-2016年4个雨量站的降雨资料为基础,采用月雨量模型计算降雨侵蚀力,并采用统计学方法及ArcGIS空间分析技术对其时空特征进行分析。结果表明:1)流域的多年平均R值为5 899.0 MJ·mm/(hm~2·h·a),最大值为10 306.9MJ·mm/(hm~2·h·a)(2015年),最小值为2387.1 MJ·mm/(hm~2·h·a)(2003年),各站R值年际间变化无显著差异。2)研究期内流域各雨量站R值的统计值M均为正数,流域面临着不同程度的水土流失潜在危机。3)值和降雨量年内变化趋势一致,均表现为单峰型,集中分布在3-8月,约占R值全年的80.92%;最大值出现在6月,约占全年R值的23.8%。4)各站点年均R值分布范围为1 904.12~10 841.48 MJ·mm/(hm~2·h·a),空间上表现为从流域的东北部向西南部呈逐渐增加的趋势。潋水流域降雨侵蚀力的年内分布、年际变化特征与降雨量时空分布基本一致,时空特征除与降雨量分布密切相关外,还与降雨格局等因素有关。     

辽宁省降雨侵蚀力计算方法及空间分布特征研究

降雨侵蚀力因子估算结果会直接影响土壤侵蚀模型预报精度。采用EI3 0经典算法与章文波日雨量模型分别计算降雨侵蚀力并进行比较,发现日雨量模型适用于辽宁省降雨侵蚀力计算。采用辽宁省及周边省份共39个气象站1961—2015年日降雨资料,计算得到辽宁省降雨侵蚀力均值为3 316.02 MJ·mm/(hm~2·h·a),空间分布上呈由东向西、从南到北逐渐减小的趋势,降雨侵蚀力最小值出现在朝阳市建平县,最大值出现在丹东市宽甸县。     

日照市降雨侵蚀力时空分布特征

为掌握山东省日照市降雨侵蚀力时空分布特征,提高日照市水土保持规划与决策的科学性,利用日照市水利局雨量遥测系统61个雨量站点2005-2014年日降雨资料计算降雨侵蚀力,并运用Excel 2013、ArcGIS 10等工具分析日照市降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明:1)从年度变化来看,日照市站均年度降雨侵蚀力最大值(2008年)是最小值(2014年)的2.90倍,站均汛期降雨侵蚀力最大值(2007年)是最小值(2014年)的3.74倍.从月度变化来看,降雨侵蚀力主要集中在5-9月,尤其集中在7-8月.2)从空间分布来看,各站点年均降雨侵蚀力、汛期降雨侵蚀力呈现东南沿海地区较高、内陆地区较低、中部地区最低的特征,变化范围分别在2 942.07 ～4 921.45、2 694.36～3 921.78 MJ· mm/(hm2·h·a)之间,分区县看,岚山区最高,东港区次之,莒县和五莲县较低;各月的降雨侵蚀力重点也不尽相同.3)从时间变异来看,站均年度降雨侵蚀力变化范围在1 831.55 ～5 306.12 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为3 826.01、4 053.62 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差1 089.46MJ·mm/(hm2·h·a),变异系数28.48％;站均月度降雨侵蚀力变化范围在1.23 ～1 171.93 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为318.83、61.51 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差397.99 MJ· mm/(hm2·h·a),变异系数124.83％.4)从空间变异来看,各站年均降雨侵蚀力变化范围在2 755.23 ～5 061.15 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为3 826.01、3 730.97 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差512.81 MJ·mm/(hm2·h·a),变异系数13.40％.本研究结果可为日照市水土保持规划与决策、土壤侵蚀预报等提供参考.     

闽西典型红壤区降雨侵蚀力变化特征研究

闽西典型红壤区土壤侵蚀较为严重,尤其是长汀、宁化等县,属国家级水土流失重点治理区.以闽西地区1980-2009年10个站点的降雨资料为基础,计算其降雨侵蚀力R值,研究了该区域降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明:闽西典型红壤区10个站年内降雨侵蚀力分布主要集中在3-8月,呈弱双峰式分布;R值年际间变化较大,1983年最大达525.31 (MJ·mm)/(hm2·h),1991年最小为155.63 (MJ·mm)/(hm2·h),最大值是最小值的3.38倍;年降雨侵蚀力在30 a内未出现明显的突变现象;降雨侵蚀力空间分布不均匀,总体趋势为北部由东向西递增,南部由东南、西南向中间递减.     

三峡库区大宁河流域降雨侵蚀力的时空变化

[目的]分析流域降雨侵蚀力时空变化规律,为水土流失预报及水土保持措施科学配置提供依据。[方法]以三峡库区大宁河流域内13个雨量站41a日降雨资料为基础,采用侵蚀力简易模型,分析了该流域降雨侵蚀力的年内分配和年际变化规律,并在软件ArcGIS 10.2支持下,探讨流域降雨侵蚀力时空变化特征。[结果]大宁河流域年均降雨侵蚀力为7 245.55MJ·mm/(hm~2·h·a),它在空间上与流域降雨分布特征基本一致,呈现由东、西向流域中部逐渐减小的趋势,而南北差异较小;最大和最小降雨侵蚀力分别位于流域西北部的建楼站和南部的巫山站;降雨侵蚀力多年变化范围为3 619.55~11 109.14 MJ·mm/(hm~2·h·a)。降雨侵蚀力的年内分布呈双峰型,集中程度高,4—10月占全年的95%。[结论]大宁河流域降雨侵蚀力和降雨变化年内分配一致,侵蚀力时空特征除与流域降雨量分布密切相关外,还与区域降雨格局及地形地貌等因素有关。     

赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征

[目的]研究赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空变化规律,为流域治理措施的制定提供参考。[方法]利用平江流域内10个雨量站点1989—2018年共30 a的日降雨量数据,采用降雨侵蚀力日降雨简易计算模型和Mann-Kendall趋势检验等方法,对平江流域降雨侵蚀力的时间分布规律进行研究;借助ArcGIS 10.1中的克里金插值法对平江流域的降雨侵蚀力进行空间分析。[结果]平江流域降雨侵蚀力在1989—2018年间平均值为4 233 MJ·mm/(hm~2·h·a),最大值为6 766.5 MJ·mm/(hm~2·h)(2015年),最小值为2 191 MJ·mm/(hm~2·h)(2003年);流域内30 a降雨侵蚀力变化较为平稳,年际间呈现出不显著的增加趋势,年内分布同降水量一致,表现为双峰型,分别在6月和8月。降雨侵蚀力在空间上表现为由东北向中南方向递减,而后向西南方向递增,最大值出现在北部城冈站附近,最小值出现在中南部龙口站附近。[结论]平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征与流域内降水时空分布基本一致。对流域水土流失防治工作而言,春季应尤其注意降雨侵蚀力较大且出现上升趋势的流域北部地区,夏季和冬季应更加注意流域西南部。     

沂蒙山区降雨侵蚀力空间分布推算方法

以沂蒙山区88个雨量站点1980—2010年日降水数据为基础,采用普通克里格法和回归克里格法对多年平均降雨侵蚀力进行空间插值预测,分析评价不同空间插值方法预测结果的精度及差异性,掌握沂蒙山区降雨侵蚀力及空间分布特征。结果表明:1)2种方法降雨侵蚀力插值结果空间分布规律一致,但回归克里格法对局部变异性描述更为精确;回归克里格法降雨侵蚀力预测值与实算值接近,降雨侵蚀力预测相对精度较普通克里格法提高53.64%。2)沂蒙山区降雨侵蚀力最大值为5 438.22 MJ·mm/(hm2·h·a),最小值3 033.23 MJ·mm/(hm2·h·a),均值4 133.92 MJ·mm/(hm2·h·a);半方差函数分析显示,年均汛期降雨量和年均侵蚀性降雨量是影响降雨侵蚀力空间变异的主要因素。3)沂蒙山区降雨侵蚀力空间分布上遵循从南向西北和东北2个方向逐渐递减的特征,降雨侵蚀力在沂蒙山区空间分布上属中等变异,但在县域尺度空间分布上呈弱变异(邹城除外)。     

1980-2013年闽西地区降雨侵蚀力时空变化特征

闽西地区是福建省土壤侵蚀重点防治区,为研究闽西地区降雨侵蚀力的时空分布格局,根据1980-2013年闽西地区9个站点的逐日降雨数据,利用日雨量模型来计算降雨侵蚀力,采用线性回归、气候倾向率、Mann-Kendall检验和反距离加权插值法(IDW)等方法对区域降雨侵蚀力的时空变化进行分析.结果表明:1)闽西地区多年平均降雨侵蚀力为9 504 MJ·mm/(hm2·h),与降雨量呈极显著正相关(P＜0.o1);2)空间上西高东低,与降雨量分布规律基本一致;3)降雨侵蚀力的年内分布主要集中在3-8月,占到全年的80.12％;4)1980-2013年期间研究区降雨量呈微下降趋势,而整体上降雨侵蚀力呈略微增加趋势,但未达到显著水平(P＞0.05),其中其在夏季呈现上升趋势,而在春秋冬3季呈现下降趋势;5)34年内降雨侵蚀力分别在1995和2002年发生突变.该研究可为该区域土壤侵蚀危险性评估和土壤侵蚀治理工作提供依据.     

中国北方风蚀水蚀侵蚀动力时空分布特征

以中国北方15省为研究对象,收集了研究区内长时间序列气象数据349站,计算了降雨侵蚀力和风蚀气候因子指数,采用半方差函数和基尼系数等指标,系统分析了风蚀动力和水蚀动力的时空分布格局。结果表明:(1)中国北方降雨侵蚀力平均值为1 652.90MJ·mm/(hm~2·h·a),风蚀气候因子指数平均值为70.12,降雨侵蚀力在空间分布上呈中等程度变异,而风蚀气候因子指数为强变异。(2)降雨侵蚀力具有强烈的空间相关性,而风蚀气候因子指数具有中等的空间相关性。风蚀气候因子指数总体表现北方高南方低,中部高,东西较低,而降雨侵蚀力的空间分布从东南向西北呈递减趋势。(3)风蚀气候因子指数和降雨侵蚀力具有明显的非同步性,风蚀气候因子指数的年内分布较为均匀,而降雨侵蚀力的年内分布极不均匀。研究结果可为我国北方风蚀水蚀综合治理提供一定参考。     

湖北省侵蚀性降雨时空分布特征

侵蚀性降雨是南方红壤区剧烈水蚀的原动力,因此分析其时空分布特征对于区域内水土保持相关研究有十分重要的意义。选取国家气象数据网站数据(2014—2020年)、结合水土保持监测站点人工观测数据(2016—2019年),对湖北省4个水土保持分区24个监测站点的侵蚀性降雨标准及降雨侵蚀力进行了分析、计算,并用克里格模型进行插值。结果表明：湖北省整体的降雨侵蚀力从西北到东南逐渐增加,与降雨量的空间分布表现出相同特征,同时降雨量与侵蚀性降雨量表现出高度协同性。全省年平均降雨量813.88～1 590.15 mm(2014—2020年),多年平均年降雨量为1 201.98 mm,多年平均侵蚀性年降雨量为603.53 mm。多年平均侵蚀性年降雨量占多年平均年降雨量的50.21%,多年平均侵蚀性降雨频次(天数)为14次,平均次侵蚀性降雨量为46.88 mm。根据多年平均半月侵蚀力计算结果分析可知,湖北省全省多年平均年降雨侵蚀力值为6 650.10 MJ·mm/(hm²·h·a)。省内年内降雨侵蚀力时间分布基本符合正态分布。4—10月总降雨侵蚀力值为6 202.10 MJ·mm/(h...     

河南省降雨侵蚀力时空变异特征

利用河南省119个气象台站自建站始至2003年的逐日降雨量资料,计算其所代表县(市)的逐年与平均降雨侵蚀力,并利用GIS等工具分析河南省降雨侵蚀力的时空变异特征。结果表明:河南省多年年均降雨侵蚀力总体趋势是由北向南递增,最大值出现在南部的新县、鸡公山、商城与桐柏、平舆,其值均超过7 000 MJ.mm/(hm2.h.a);河南省多年年均降雨侵蚀力排序结果可分为5个区域等级,基本与等值线一致;河南省各地的降雨侵蚀力在不同年份变异较大,FFT(快速傅立叶变换)表明无明显的年际周期性规律;河南省降雨侵蚀力的年内变化趋势表现为单峰型,侵蚀主要发生在7—9月份,集中度在北部区域均超过60%;河南省降雨侵蚀力与年侵蚀性降雨量或年侵蚀性降雨量和逐日侵蚀性降雨量之间存在极显著的线性相关性,相关系数分别为0.967 2和0.994 2。     

珠江流域1960―2012年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究其时空变化特征对流域土壤侵蚀监测、评估、预报和治理等工作具有重要意义。根据珠江流域43个气象站1960-2012年逐日降雨资料计算各站点降雨侵蚀力,采用线性回归,Mann-Kendall方法,小波分析和Kriging插值等方法对流域降雨侵蚀力进行了时空变化分析。结果表明:珠江流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为1 858.0~14 656.6 MJ·mm/(hm2·h),平均值为7 177.1 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均降雨量极显著相关(相关系数0.952,P0.01),空间分布规律与多年平均降雨基本一致,即总体上均呈从东到西逐渐递减的规律,被统计站点的降雨侵蚀力随着经度增加而增加,但随纬度增加而减少;流域年、季节、汛期和非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,均没有发生显著的突变,其中春、秋两季降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时间段呈上升趋势;珠江流域大部分地区年降雨侵蚀力呈上升的趋势,其中韶关站点上升显著,沾益站、风山站、河池站、百色站、柳州站、融安站和桂林站的冬季降雨侵蚀力同样上升显著,这些地区面临的水土保持压力较大;流域年均降雨侵蚀力变化主周期为3.8 a,且存在2.0~7.0 a的振荡周期。研究结果可为珠江流域的水土保持、农业和生态保护,灾害控制等工作提供科学决策依据。     

不同降雨侵蚀力模型在江苏省的比较研究

 研究降雨侵蚀力时空分布特征,准确评估降雨对土壤侵蚀的潜在作用,对土壤流失的预报、水土保持规划等具有积极的意义。利用江苏省2001—2006年260个站点的自记降雨资料和3个降雨侵蚀力模型,对降雨侵蚀力进行不同计算方法的模拟对比,并对江苏省降雨侵蚀力的空间分布进行研究。结果表明:雨量降雨强度模型相对于经典算法的动能降雨强度模型,模拟精度达91.56%,在江苏地区具有一定的适用性;建立的简易雨量模型,数据获取更加便捷,与雨量降雨强度模型相比较,模拟精度达92.81%,在江苏省有一定的推广性;江苏省的降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有明显的高值和低值区,R值在年际间变化较大,2003年最大达372.15MJ.mm/(hm2.h.a),2004年最小为168.98 MJ.mm/(hm2.h.a);在江苏省北部和西南地区,特别是连云港等降雨侵蚀力较高城市,应特别加强水土流失的预防和监测。     

黄土高原降雨侵蚀力时空分布

降雨侵蚀力时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础。利用231个气象站多年平均年雨量资料估算了黄土高原地区多年平均降雨侵蚀力,并绘制了等值线图。利用17个气象站日雨量和日雨强资料估算了半月降雨侵蚀力及其年内分配特征。全区降雨侵蚀力变化于327~4416MJ.mm/(hm2.h.a)之间,等值线图显示降雨侵蚀力的空间分布与年降水量的空间分布规律十分相似,大致从东南向西北递减。半月降雨侵蚀力占年侵蚀力的累积频率表,为估算土壤侵蚀方程中土壤可蚀性因子和植被覆盖—管理因子提供了基础。侵蚀力年内分配集中度指标反映出黄土高原R值年内分配集中度很高,且多集中在6—9月,集中度最大的达96.4%,最小的也有66.9%。     

1961—2020年沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化特征

为了分析沂蒙山区降雨侵蚀力的时空变化特征,利用沂蒙山区20个国家气象站1961—2020年的逐日降雨数据,采用日降雨侵蚀力模型、Mann-Kendall趋势/突变检验法、累积距平法、小波分析、反距离加权插值(IDW)等方法进行了系统的研究。结果表明:沂蒙山区年均降雨侵蚀力为5 081.59(MJ·mm)/(hm²·h·a),且年际变化呈现波动上升的变化趋势; 年降雨侵蚀力存在22 a的主周期和7 a的次周期; 降雨侵蚀力年内多集中在汛期6—9月份,占全年的84.15%; 除秋季外,春季、夏季和冬季的降雨侵蚀力均呈现上升的变化趋势; 年均降雨侵蚀力空间上由东南向西北呈带状逐渐递减; 各气象站变异系数的范围是0.32～0.53,地区差异比较明显,西部地区相对较大,南部地区相对较小。沂蒙山区降雨侵蚀力的时空分布特征与侵蚀性降雨分布基本一致,并且集中分布在汛期,因此要加强研究区汛期尤其是7月、8月份的水土流失防治工作,可为研究区水土流失的监测、预报及治理等提供决策依据。