重庆市降雨侵蚀力_R值_的时空分布特征

第11卷第1期水土保持研究V o l.11　N o.1 2004年3月R esearch of So il and W ater Conservati on M ar.,2004

①重庆市降雨侵蚀力(R值)的时空分布特征

张建国,范建容,王玉宽,刘淑珍

(中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都　610041)

摘　要:依据有关降雨侵蚀力的计算方法,利用重庆市81个测站连续10年的降水资料,对重庆市不同地区的降雨

侵蚀力R值进行了计算,并在A rc V iew软件支持下对所得结果进行了系统的分析、研究。结果表明:(1)重庆市降

雨侵蚀力R值的月自然分布在不同区域间差异明显,且月R值的年内动态变化显著;(2)年R值在年际变化上具

有两端低中间高的特点,在空间分布上具有东高西低的特点。在全面地揭示了重庆市降雨侵蚀力(R值)的时空分

布特征的基础上,为如何有效防止重庆市水土流失提出了有益的建议。

关键词:重庆;R值;时空分布;离差系数

中图分类号:S157.1 文献标识码:A 文章编号:100523409(2004)0120056204

Tem pora l and Spa ti a l Character istics of R Va lue i n Chongq i ng C ity

ZHAN G J ian2guo,FAN J ian2rong,W AN G Yu2kuan,L I U Shu2zhen

(Institu te of M ountain H az ard and E nv ironm ent,Ch inese A cad e m y of S ciences

and M inistry of W ater Conservancy,Cheng d u610041,Ch ina)

Abstract:A cco rding to the continuous rainfall data of ten years at81stati ons,the R value of different areas in Chongqin C ity w ere calculated.A system atic analysis and research on the result w as m ade based on the suppo rt of A rc V iew softw are.T he results show:(1)Sharp differences of R value of month exist among different areas,and a no table dynam ic change of R value during a year also exist in Chongqing C ity;(2)T he Cv of R value of year is h igher in m iddle area than that in w est and no rth2 east areas,and the R value of year is h igher in east areas than that in w est areas.Based on a fully discussi on of the tempo ral and spatial characteristics of R value of different areas in Chongqing C ity,som e good advices,fo r how to p revent so il ero si on effectively in Chongqing C ity,w ere finally m ade.

Key words:Chongqing;R value;tempo ral and spatial;distributi on;Cv

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,降雨侵蚀力因子(R值)是评价这种潜在能力的一个动力指标。欲利用土壤流失方程(U SL E)预报土壤流失量时,拟定研究区域的降雨侵蚀力(R值)是一项十分重要的工作。降雨侵蚀力指标的研究确定,可为定量预报土壤流失,科学制定水土保持措施提供可靠依据,也为分析土壤可蚀性奠定了基础。重庆地貌以山地为主,人多地少,是我国水土流失严重的地区之一。近年来,随着经济建设的高速发展,对土地开发利用的广度和深度都有了很大增加,由于缺乏相应的水土保持措施,在一些区域造成了大量水土流失。为了给重庆市各级水土保持部门制定水土保持方针和编制水土保持规划提供科学依据,我们对重庆市降雨侵蚀力的时空分布特征进行了系统分析。1　计算方法

对降雨侵蚀力R值计算方法的研究,国外开展较早,美国学者威斯其迈尔和斯密斯[1],发现降雨的总动能(∑E)及其30m in最大雨强(I30)的乘积与土壤流失量的关系最为密切,因而得出降雨侵蚀力表达式为:

R=∑E・I30(1)多年来,在其他一些国家和我国,一些水土保持科研部门一直引用这个公式计算降雨侵蚀力。然而,由于这个计算公式是用美国的观测资料求得的,而不同国家和地区在降雨特征、地貌条件等方面均与美国有着极大差异,对于那些与美国差异较大的区域而言,该公式很难满足实际需要,因此,不少学者开始根据本地区的资料来确定出适合本国或本地

①收稿日期:2003206225

　基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-S W-330)

　作者简介:张建国(1973-),男,甘肃陇西人,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所博士研究生,主要从事土壤侵蚀动态监测方面的研究。

区的降雨侵蚀力E I 最佳算法。我国的一些学者也根据我国不同地区的观测资料,确定出了适合我国不同区域的E I 最佳算法[2～6]。在实际应用中,R 值计算最为麻烦的是动能E 的计算,由于E 的计算需要降雨过程,而降雨过程要从自记雨量纸上查得,分析自记纸又是一件极费时间的事。况且在许多地区并无完整的自记降雨过程线资料。因此,在实际应用中E I 最佳算法往往困难重重。为此许多学者都在寻找适合某一地区的R 值简便算法

[7～10]

,即寻求一个通过常规降

雨资料就可得到的参数,建立它与R 值经典算法的关系,省去动能E 的计算。我国的周伏健

[11]

等人通过研究,提出了适

合我国南方地区降雨侵蚀力R 值的简易计算公式。如下:

R =

6

12

i=1

(-2.6398+0.3046P i )(2)

式中:P i ——月降雨量(mm );R ——年降雨侵蚀力指标R 值

(J ・c m m 2

・h )。

2　重庆市概况

重庆市位于中国西南部,长江上游,地跨东经105°11″～

110°11″,北纬28°10″～32°13″之间,东西长470km ,南北宽450km ,总面积8.2万km 2。地处四川盆地东南部,青藏高原

与长江中下游平原的过渡地带,地势由南北向长江河谷逐级降低。重庆市的地貌类型以山地丘陵为主,山地(中山和低山)面积62413.24km 2,占幅员面积的75.8%,丘陵面积为

14985.76km 2,占幅员面积的18.2%。重庆市综合农业区划(1999)将重庆划分为四大地貌类型区,即渝西方山丘陵区、

渝中平行岭谷低山丘陵区、渝东南低中山区和渝东北低中山区。重庆市气候属中亚热带湿润季风气候,气候的一般特点和四川盆地相同,雨热同季,热量丰富,降水充沛,而季节分配不均,夏季受到副热带高压控制和地形影响,高温炎热,常出现严重伏旱。重庆共有水稻土、紫色土、黄壤、石灰岩土、黄棕壤、棕壤和山地草甸土8个土类,土壤一般较肥沃,土层较厚,适种性强,但平地和浅丘面积小,土地资源的地区差异较大,且耕地后备资源不足,人多地少,用地矛盾突出。由于山地多、坡度大,再加之降水季节分配不均,导致区类土壤侵蚀较为强烈。

3　R 值的时空分布变化

为了研究重庆市不同地区R 值的时空分布变化特征,我们选择了81个测站,利用(2)式对1975～1985年连续10年的月R 值及年R 值进行了分类统计计算。并在A rc V iew 软件支持下对所得计算结果进行了系统分析。

3.1　R 值的月分布

我们用各月份R 值占全年R 值的百分比表示R 值的月自然分布情况,用最大3个月R 值与年R 值的百分比表示

R 值的月集中分布情况(见表1和图1)。

从表1可以看出:

(1)R 值的月自然分布在不同区域间差异明显。我们以

月R 值占年R 值的百分比大于10%这一指标来说明。从全

市总体情况,垫江、梁平及万州以北县区和西部方山丘陵区的潼南、大足、永川等县区的R 值主要分布在5～9月,占年值的73.8%～80.5%。其中垫江、梁平及万州以北县区主要集中在7、6两个月,占年R 值的36.8%～43.6%。西部方山丘陵区主要集中在7、8两个月,占年R 值的32.8%～38.

4%;东南低中山区的石柱、丰都、黔江、彭水、酉阳、秀山等县

区和中部平行岭谷区低山丘陵区的长寿、忠县、涪陵、渝北、市区等县区R 值主要分布在4～8月,占年R 值的68.8%～

76.1%,其中东南低中山区以7、6两个月最大,占年R 值的34%～39.5%,中部平行岭谷区则以6、5或5、7两个月最

大,占年R 值的31.6%～35.1%;平行岭谷区南部的江津、巴南、綦江、南川等区县月R 值占年R 值的百分比大于10%的月份只为5～8四个月,占年R 值的58.4～68.1。

由图2～1可以看出,各地区的R 值的月集中分布程度差异较大。高值区主要分布在东北部的城口、巫溪、开县、云阳、以及万县和奉节的北部地区。此外,东南低中山区黔江和西部方山丘陵区的荣昌、大足、永川以及平行岭谷区南部綦江和南川的南部区域也较为集中,以最大3个月R 值占年R 值的百分比为例,上述区域都在50.7%～57.3%之间。而中部平行岭谷区的长寿、忠县、涪陵、垫江、渝北、北碚、江北等县区及东南低中山区的酉阳和秀山程度较低,最大三个月R 值只占年R 值的42.5%～47.4%。

(2)由于地形和气候条件的影响,在同一较小区域内,个

别站点的R 值的集中程度较这一区域的其它站差异较大,如东北低中山区的城口双河站,最大三个月R 值占到年R 值57.3%,较这一区域的其他站明显偏高。

(3)从占年R 值百分比最大月份的排序看,就81个站综

合分析,最大两个为7,6月份的有45个站,占55.6%,为6,

5月份的有14个,占17.3%,为7,8月份的有10个,占12.3%,为5,7两月份的有7个,占8.6%。最大一个月为7月份

的有49个,为6月份的有19个,为5月份的有9个站,8月份的有4个。另外,从区域间来看,万州以北区域和东南低中山区测站占年R 值的百分比最大两个月均为7,6两个月,西部方山丘陵区的潼南、永川、大足、铜梁为7,8两月,而中部平行岭谷低山丘陵区的R 值百分比最大两个月的排序比较散。

3.2　月R 值的年内动态变化

从表1可以看出,从上年11月到次年3月份,降雨侵蚀力均很低,各个测站在这5个月的R 值的总和与年R 值的比值均小于15%。因此,从上年11月到次年3月间的这5个月对年R 值的贡献很小,不做逐月分析。

为了揭示重庆市月R 值得年内动态变化,我们对4～10月份降雨侵蚀力R 值的分布图进行了逐月分析,发现重庆市月R 值的年内动态变化显著。从4月开始,全区降雨侵蚀力迅速增大,各个测站的月R 值都开始大于16。从空间分布情况看,4月份高值区分布在中部平行岭谷区的梁平、忠县、垫江、长寿、涪陵以及东南低中山区的石柱、秀山等区县。东

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75・第1期

张建国等:重庆市降雨侵蚀力(R 值)的时空分布特征