试验研究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41 a 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7245．55 MJ ? mm／（hm2? 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3619．55～11109．14 MJ ? mm／（hm2? 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。     

三峡库区大宁河流域降雨侵蚀力时空分布特征

利用三峡库区大宁河流域及其周边共21个雨量站8a的日降雨量资料,按照日降雨量侵蚀力模型,在地理信息系统软件ArcGIS9．0支持下,分析了该流域降雨侵蚀力的时空分布特征。研究表明,该流域年均降雨侵蚀力R值在空间分布上与流域高程变化一致。随着流域高程变化,侵蚀力R值呈现上游迅速降低,中游平缓到下游增大的趋势,最高和最低侵蚀力R值分别位于流域西北部的高楼站附近和西南部的福田站附近;降雨侵蚀力R值的年际分配差异明显,最大年R值为最小年R值的2．16倍;降雨侵蚀力R值的季节分布呈单峰型,集中程度高,5—9月上半月占全年的90．4％,全年R值的高峰出现于7月份和8月份上半月,占全年的38．8％。     

皇甫川流域51年降雨侵蚀力的时空变化

为了详尽研究皇甫川流域降雨侵蚀力变化规律,基于皇甫川流域及周边15个雨量站1954-2004年日降雨资料估算降雨侵蚀力R值,并借助Mann-Kendall非参数检验法和Kriging空间插值法对流域R值时空变化特征进行分析.结果表明：1）皇甫川流域降雨侵蚀力R值与总降雨量和侵蚀性降雨量的时空变化特征大体一致,自西北向东南逐渐增大,同时R值等值线自西北向东南逐渐稀疏;2）R值年内分布十分集中,7、8月R值之和占到全年的72.4％,5-9月R值占到全年的96％以上;3）15个站点的R值变化趋势不同,9个站点R值呈增大趋势,其中仅2个站点增大趋势显著,而其余6个站点的R值呈减小趋势,其中也仅有2个站点减小趋势显著,对整个流域而言,51年间流域降雨侵蚀力R值与降雨量和侵蚀性降雨量变化一致,呈现不显著的减小趋势.     

嘉陵江流域降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,对预测土壤侵蚀量具有重要意义。对嘉陵江流域12个气象站的日降雨量资料,利用章文波日降雨侵蚀力模型估算流域的降雨侵蚀力。结果表明:嘉陵江流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于800～9 000MJ.mm/(hm2.h.a)之间;流域内降雨侵蚀力年际变率Cv在0.346～0.493之间,除平武站呈显著减少外并无显著变化趋势;年内降雨侵蚀力随季节变化,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小。降雨侵蚀力年内集中度高,6—9月份的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的80%以上。近50a降雨侵蚀力存在35a,21a的主周期变化,且对应不同的丰枯状态。研究结果表明,虽然年降雨侵蚀力无明显变化,但年内却相对集中于夏秋两季,因此仍要做好汛期的水土流失等灾害的防治。     

广西降雨侵蚀力时空变化分析

利用GIS软件对广西进行降雨侵蚀力时空变化分析研究,根据广西1965—2010年的日降雨量变化数据,估算出年均降雨侵蚀力,计算其趋势系数和气候倾向率,并使用Kriging空间插值法生成空间分布图,结果发现:广西的多年平均降雨侵蚀力整体上呈现出从桂东南、桂东、桂东北向桂西北递减的趋势;46年间广西大部分地区降雨侵蚀力呈增加趋势,小部分地区呈减小趋势,减小区域分布呈双向弧状;广西年降雨侵蚀力变化情况只有4个气象站点通过了显著性为0.05的置信度水平检验,显著性气候变化站点较少。     

渭河流域降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的重要指标。基于渭河流域及周边地区25站56年的日降雨量,分析了流域降雨侵蚀力及其时空变化。结果表明:渭河流域降雨侵蚀力与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化范围为1 000~3 600 MJ·mm/(hm~2·h·a);降雨侵蚀力在年内呈单峰型分布,8月最大,1月最小,但6—9月占年侵蚀力的70%左右;渭河流域各站降雨侵蚀力年际差异显著;降雨侵蚀力年际变率为0.40~0.54,尤其20世纪80年代以来随机波动大且表现出一定减小趋势,但整体并无显著增加或减少趋势。     

辽河流域降雨侵蚀力的时空变化分析

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的综合指标之一。根据辽河流域10个气象站的日降雨量资料,利用日降雨侵蚀力模型估算辽河流域的降雨侵蚀力。结果表明：辽河流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于1000—3800MJ·mm／（hm^2·h·a）之间;降雨侵蚀力年内集中度高,6—8月3个月约占全年的80％;降雨侵蚀力年际变化大,年际变率Cv在0．367—0．649之间,采用时序系列的Mann—Kendall检验表明,降雨侵蚀力并无显著变化趋势;特别是在流域水土流失严重的西辽河地区,年降雨侵蚀力较小,但年内集中程度大,年际变化更突出。     

贵州省降雨侵蚀力时空变化特征研究

降雨侵蚀力是区域土壤侵蚀状况定量化的首要因子,反映了区域降雨对土壤侵蚀的潜在作用.贵州省地处喀斯特强烈发育地区,水土流失极为严重.利用罗甸小区降雨过程资料及相应的土壤流失量资料,得出贵州省降雨侵蚀力指标的最佳组合为EI30;采用回归分析得出降雨侵蚀力的简易算法为:R=2.0354P1.2159+45.5649.利用264个站点1956-2000年的月降雨量、多年平均降雨量资料得出各站点降雨侵蚀力,并采用Kriging方法进行插值,得到降雨侵蚀力的空间分布图.结果表明:贵州省降雨侵蚀力的空间变化表现为由南向北递减的趋势.按照月降雨侵蚀力的分布状况,将贵州省全年划分为干季和湿季两个阶段,其中湿季降雨侵蚀力约占多年平均降雨侵蚀力的57％.总体而言,近年来贵州省的降雨侵蚀力变化不明显,但仍不能排除个别区域有增高的趋势.     

福建省北部降雨侵蚀力时空变化特征

为了解福建省北部降雨侵蚀力的时空变化特征,更好地监测福建省北部的水土流失变化,选取1980~2009年福建北部13个雨量站的逐日降水数据,估算研究区的降雨侵蚀力R值,分析福建省北部降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:福建省北部降雨侵蚀力年内分配集中在3~8月,呈弱双峰式分布;1980~2009年间福建省北部降雨侵蚀力的年际变化呈波动上升,30a内出现一次突变情况,年际变化自东向西逐渐降低且降雨侵蚀力分布不均,降雨侵蚀力高值集中于研究区西北与东部地区。     

基于日降雨的沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是水土流失最为重要的外部驱动力,是土壤侵蚀相关领域的研究重点。以沂蒙山区及周边38个气象台站1971—2008年逐日降雨量资料为数据源,利用基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型,估算了研究区多年月、年降雨侵蚀力,并初步分析了降雨侵蚀力的时空分布规律。结果表明:沂蒙山区降雨侵蚀力总体趋势为西北、中南高,北部低,泗水县、曲阜市东部一带是研究区降雨侵蚀力的高值中心;R值与年降雨量和年侵蚀性降雨量的年际变化趋势基本一致,但也有部分异常年份;沂蒙山区降雨侵蚀力年内主要集中分布在6—9月份,占全年的97.07%,其中最大月降雨侵蚀力出现在7月份,占年降雨侵蚀力的51%。研究结果可为该区域水土流失预报、农业面源污染状况预报等提供理论依据。     

三峡库区香溪河流域降雨侵蚀力的时空分布特征

为研究流域降雨侵蚀力变化规律,利用三峡库区香溪河流域内10个雨量站1971—2010年的日降雨资料,采用降雨侵蚀力日降雨简易模型,分析该流域降雨侵蚀力的年内分配和年际变化规律。在Arc GIS软件支持下,采用克里格插值研究流域降雨和降雨侵蚀力时空变化特征。结果表明:香溪河流域降雨侵蚀力多年变化范围为2 465.26~7 419.29 MJ·mm/(hm2·h),多年平均均值为4 535.63 MJ·mm/(hm2·h),降雨侵蚀力R值的年际分配差异明显,最大年R值为最小年R值的3倍;流域侵蚀力空间变化趋势为从西向东逐渐递减;流域近40多年的降雨和降雨侵蚀力系列比较平稳,经Mann-kendall检验无显著的变化趋势。流域降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力年内分布较集中,汛期降雨量、汛期侵蚀性降雨量、汛期降雨侵蚀力占全年的比例分别为85.4%、92.4%和94.0%。     

基于REOF的淮河流域降雨侵蚀力时空变化

淮河流域作为中国重要的粮食生产基地,研究其降雨侵蚀力的时空变化特征,对流域水土流失防治、土壤资源保护及农业可持续发展具有重要意义。该研究基于淮河流域内的40个气象站点1960-2018年的日降雨数据,采用Xie方法计算各站点降雨侵蚀力及降雨侵蚀力密度;使用旋转经验正交函数（Rotating Empirical Orthogonal Function,REOF）对淮河流域依据降雨侵蚀力的分布特性进行分区,采用线性倾向率、改进的Mann-Kendall检验和R/S分析法来分析流域内降雨侵蚀力的时空变化特征;并为不同分区提供合理的农业水土流失防治措施。结果表明：1）淮河流域多年年均降雨侵蚀力及降雨侵蚀力密度分别为4 264 MJ·mm/(hm2·h)和4.21 MJ/(hm2·h),且降雨侵蚀力未来将呈增长趋势;整体上,流域内年降雨侵蚀力从东南部向西北部递减,年降雨侵蚀力密度从北部向南部递减。2）基于淮河流域40个站点的年降雨侵蚀力序列,使用REOF展开的10个空间特征向量的累计贡献率达74.34%,可着重突出空间分布特征。并依据这10个模态分布将淮河流域的降雨侵蚀力场划分为降雨特征不同的10个地理区。3）降雨侵蚀力较高的分区为第2、3、4、5和6区,主要集中于流域南部和东部;5-9月的降雨侵蚀力约占全年总和的80%～91%,降雨侵蚀力密度较高。3）在降雨侵蚀力较高的5-9月期间,流域内各区域的农业活动过程中需加强水土流失防治措施,尤其是第6区所在的区域。研究结果可为淮河流域内不同区域的耕地水土保持工作提供参考,并进一步保障流域内农业可持续发展。     

河北省山区降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的] 探究河北省山区降雨侵蚀力时空变化特征,为该区水土流失治理措施的制定和实施提供科学依据。[方法] 应用时间变化分析和空间分布分析对河北省山区2000-2018年降雨侵蚀力进行分析。[结果] 时间趋势中燕山山区年降雨侵蚀力呈波动上升趋势,主周期为11 a,在2009年发生突变,春、秋两季呈波动下降趋势,主周期分别为8和11 a,春季无突变点,秋季在2001年发生突变,夏季呈波动波动上升趋势,9 a为主周期,在2010年发生突变;太行山区年降雨侵蚀力呈波动下降趋势,主周期为6 a,无突变点,夏、秋两季呈波动上升趋势,主周期分别为8和10 a,均无突变点,春季呈波动下降趋势,主周期为8 a,在2006年发生突变;空间分布中,年均降雨侵蚀力范围为1 063.39~5 127.44 MJ·mm/（hm²·h）,燕山山区由西到东年及夏季平均降雨侵蚀力先增长后降低再增长,太行山区中由南向北年、夏季平均降雨侵蚀力逐渐降低,春、秋两季降雨侵蚀力分布规律较为多变。[结论] 通过对河北省山区降雨侵蚀力的分析,得出河北省山区夏季水土流失最为严重,燕山山区部分地区尤为突出。     

长江流域降雨侵蚀力时空变化及成因分析

基于1961－2017年均一化逐日降水资料,采用线性回归及Mann-kendall 显著性检验、Spearman秩偏相关、广义极值分布等方法对长江流域年降雨侵蚀力及侵蚀性的降雨特征时空分布特点、变化趋势和成因、10年一遇次降雨侵蚀力极端变化进行分析,并从总体趋势和极端变化角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的气候危险性格局,为长江流域生态环境保护、可持续发展及制定针对性精细化水土保护措施和流域治理提供参考。结果表明：1）1961－2017年,长江流域年降雨侵蚀力和年侵蚀性的降雨量、降雨日数、雨强变化速率增加,雨强增加趋势明显;2）流域和大部分分区年降雨侵蚀力增加主要受年侵蚀性降雨量和雨强增加变化的影响,多数分区因雨强的显著增加起主导作用;3）71.6%的站点年降雨侵蚀力变化速率增加,10年一遇次降雨侵蚀力1961－2017年相对1961－1990年时段增加的站点比例为61.2%;4）1961－2017年年降雨侵蚀力增加趋势和/或10年一遇次降雨侵蚀力后一时段增加,均可能造成土壤水蚀加剧的危险,长江流域水蚀气候危险性增加的站点范围广,比例多达81.5%,对水土流失预防和治理十分不利。     

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。     

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%。     

基于GIS的岷江流域降雨侵蚀力时空特征研究

利用岷江及周边流域124个气象水文站1981-2010年的日降雨资料计算了该区域的降雨侵蚀力.通过克吕格插值法生成降雨侵蚀力的空间分布图,采用泰森多边形和K-Means聚类法将其划分为3个等级并得到各等级的空间分布格局.根据离差系数、趋势系数和倾向率指标分析了站点年际变化特征及不同等级的时空变化格局.结果显示:(1)年均降雨侵蚀力表现出东南部高,向西迅速降低的特征,且呈现以雅安乐山为中心向东北、西南递减缓慢,向西北递减迅速的环状空间分布格局;(2)岷江流域降雨侵蚀力聚类为侵蚀低、中、高值区,其聚类中心分别为1 054.73,4 594.50和7 153.75 MJ·mm/(hm·h·a),其中侵蚀低值区主要分布在岷江流域上游和大渡河支流流域,中值区主要分布在岷江中下游流域,高值区集中分布在岷江中游的雅安、乐山、眉山和都江堰地区;(3)降雨侵蚀力年际变化呈南北分异特征,以都江堰汶川小金—丹巴为界,北部变化大于南部,变化趋势呈东西分异特征,以茂县理县汶川宝兴—天全汉源—峨边沐川 宜宾一线以东呈下降趋势,以西呈上升趋势.不同地区的降雨侵蚀力变化趋势的显著程度也不同.     

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...     

基于GIS的黑龙江省降雨侵蚀力时空变化分析

基于黑龙江省32个气象台站近40 a的日降雨量数据计算半月降雨侵蚀力,构建了GIS基础数据库。通过Kriging方法对平均降雨侵蚀力进行插值,运用趋势分析法,从时间和空间上对黑龙江省降雨侵蚀力演变特征进行了分析。结果表明:(1)各气象台站半月平均降雨侵蚀力在时间分布上呈单峰型集中于4月下半月至10月上半月,先逐渐增加,7-8月达到最大值,随后逐渐降低。(2)半月平均降雨侵蚀力在空间分布上存在较大差异,7-8月差异最为显著,7月下半月平均降雨侵蚀力呈全年最大值。(3)该省范围内平均降雨侵蚀力1972-1981年最小,1982-1991年最大,1992-2001年、2002-2011年较1982-1991年平均降雨侵蚀力呈持续递减趋势。(4)该省近40 a平均降雨侵蚀力具有较强的空间相关性,多年平均降雨侵蚀力自西向东、由北至南呈明显的抛物线状分布趋势,伊勒呼里山向北、松嫩平原自东向西、三江平原自西向东、小兴安岭由南至北、张广才岭、老爷岭由北至南,呈明显递减趋势分布。     

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。