周 敏 常 露 陳晶晶 焦芳芳 戈 禹 管 凱

（1.江蘇省水文水資源勘測局無錫分局 無錫 214026 2.無錫市水資源管理處 無錫 214026 3.江蘇省水文水資源勘測局 南京 210029）

降雨是與土壤關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)的因素之一，降水的任何參數(shù)，不管是次降雨量、降雨強(qiáng)度，還是降雨在年內(nèi)的季節(jié)分布，都會造成降雨侵蝕發(fā)生變化，是造成水土流失的直接動力。在我國土壤侵蝕類型中，水力侵蝕是最典型的侵蝕類型。因此，研究降雨特征是侵蝕分析的基礎(chǔ)。本文通過收集無錫市21個雨量站1992—2016年日降雨量數(shù)據(jù)，分析降雨以及侵蝕性降雨變化特征，為無錫市水土保持重點預(yù)防、洪澇災(zāi)害預(yù)報等提供基礎(chǔ)支撐。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

無錫市位于江蘇省東南部，以平原為主，星散分布著低山、殘丘。南部為水網(wǎng)平原；北部為高沙平原；中部為低地辟成的水網(wǎng)圩田；西南部地勢較高，為宜興的低山和丘陵地區(qū)。本文選取了無錫市包括宜興、江陰在內(nèi)的21 處雨量站1992—2016年日降雨量數(shù)據(jù)，站點分布經(jīng)緯度范圍為北緯31°7′～32°2′，東經(jīng)119°33′～120°38′。

1.2 研究方法

1.2.1 年際變化

通過傾向率（降雨量、降雨侵蝕力等要素與年份之間線性擬合直線的斜率），分析降雨量、降雨侵蝕力等要素在各個年份之間的變化規(guī)律：

式中：變量i 為年序號，Ri為第i年的降雨量或降雨侵蝕力，S 為傾向率。該式反映了各要素一元線性模型模擬出來的變化趨勢，S 值為正，說明降雨量或者降雨侵蝕力隨年份逐年增加，反之則代表要素隨年份減少，S 值一定程度上反映了降雨量或者降雨侵蝕力的變化程度。

1.2.2 降雨頻率對侵蝕性降雨的影響

參照Liu B.H 等[1]的計算方法，計算侵蝕性降雨時間變化和侵蝕性降雨強(qiáng)度變化對于侵蝕性降雨的貢獻(xiàn)率：

式中：b12為侵蝕性降雨量年變化量（mm/a）；be為侵蝕性降雨時間變化導(dǎo)致的侵蝕性降雨量變化值；bi為侵蝕性降雨強(qiáng)度變化導(dǎo)致的侵蝕性降雨量變化值；f12為侵蝕性降雨時間的變化量（d/a）；pe是年平均侵蝕性降雨強(qiáng)度（mm/d）；ci為侵蝕性降雨強(qiáng)度變化對降雨量變化的貢獻(xiàn)率；ce為侵蝕性降雨時間變化對降雨量變化的貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨、侵蝕性降雨年內(nèi)變化特征

無錫市年內(nèi)平均月降雨量和降雨天數(shù)都呈中間高、兩邊低的形狀，1月起逐步增加，6月增加幅度突然增大，8月之后呈現(xiàn)明顯下降。這與氣象變化規(guī)律是一致的，無錫市5—7月為梅雨季，8—9月為臺風(fēng)季。因此，夏季6—8月為水土流失程度最重的時段，也是主要的農(nóng)事等生產(chǎn)活動季節(jié)，是防治的關(guān)鍵時期。

不是發(fā)生了降雨就會造成水土流失，只有當(dāng)雨量或雨強(qiáng)到達(dá)某個程度后才會發(fā)生，將剛好發(fā)生時的數(shù)值，稱為侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合無錫市降雨、地貌、水土保持措施等因素，以及考慮我國常用的侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)，將日降雨量12mm 定為侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)[2]-[6]。侵蝕降雨月均雨量、天數(shù)分布規(guī)律與總降雨月均雨量、天數(shù)分布相似，都呈中間高、兩邊低的形狀，開始緩慢增長，6月增加幅度突然增大，8月之后呈現(xiàn)明顯下降。6—8月最為集中，占年均總量的50%。說明6—8月為侵蝕性降雨最為集中的一段時間，應(yīng)重點做好水土流失防治工作。

由各站點達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的降雨天數(shù)、總量可知，發(fā)生侵蝕降雨的天數(shù)占全年降雨總天數(shù)的28%，侵蝕降雨總量占全年降雨總量的73%。這說明，全年的降雨時間由不同降雨強(qiáng)度的雨日組成，但只有降雨強(qiáng)度高的雨日影響著全年的降雨總量[7]。圖1 反映出，各站達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨量和總雨量相關(guān)系數(shù)為0.99，兩者之間顯著相關(guān)；而各站達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨日與總雨日相關(guān)系數(shù)為0.44，兩者之間非顯著相關(guān)。

2.2 降雨、侵蝕性降雨年際變化特征

圖1 各站達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨量（天數(shù)）與總雨量（總天數(shù)）線性相關(guān)圖

圖2 無錫市年降雨總量、侵蝕性降雨量年際變化規(guī)律圖

雨量與年份之間線性擬合直線的斜率反映了降雨的年際變化規(guī)律。斜率為正，表明降雨隨年份增長而增多；斜率為負(fù)，表明降雨隨年份增長而減少。圖2 為各站年平均降雨量、侵蝕性降雨量與年份之間的9 點二項式濾波曲線和趨勢線。從圖中可以看出，無錫市21 個站點的降雨量雖整體呈現(xiàn)增長的態(tài)勢，但不是單一增加，而是隨年份出現(xiàn)逐段變化，總體上可以分為如下三個階段：1992—2000年升高，2000—2005年下降，2005—2016年升高。無錫市每年降雨量變動11.9mm/a，變動值為正。

各站侵蝕性降雨量隨年份呈現(xiàn)與總降雨量相似規(guī)律，也不是單一增加，而是表現(xiàn)出多段式變化。各站侵蝕性降雨每年變動值15.59mm/a，傾向率大于總雨量。同時，侵蝕性降雨天數(shù)占全年降雨總天數(shù)的28%，達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨量占全年總雨量的73%。這表明，降雨量變化主要受強(qiáng)降雨相關(guān)參數(shù)影響，這與Liu B.H.等[1]得到的結(jié)論吻合。

達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的降雨量變化受達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的降雨強(qiáng)度以及降雨時間變化共同影響。圖3 反映了無錫市21 個雨量站侵蝕性降雨時間變化和侵蝕性降雨強(qiáng)度變化對侵蝕性降雨量變化的貢獻(xiàn)率。從圖中可以看出，在無錫市21 個雨量站中，西南部的官林等9 個站以及中部的直湖港等4 個站侵蝕性降雨時間變化貢獻(xiàn)率和侵蝕性降雨強(qiáng)度變化貢獻(xiàn)率均為正值，東北部的江陰等3 個站侵蝕性降雨時間變化貢獻(xiàn)率為正值，侵蝕性降雨強(qiáng)度變化貢獻(xiàn)率為負(fù)值，但是全部站點的侵蝕性降雨時間變化貢獻(xiàn)率都大于侵蝕性降雨強(qiáng)度變化貢獻(xiàn)率。這反映出，無錫市所有站達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的降雨時間對雨量影響大于達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的雨強(qiáng)對雨量影響，無錫市各個站點侵蝕性降雨量變化主要受降雨時間變化影響，這與Groisman P Y 等[7]根據(jù)各地降雨特性發(fā)現(xiàn)的某個地區(qū)降雨量變化主要受該地區(qū)強(qiáng)度較大降雨時間影響的結(jié)論是一致的。

圖3 無錫市各站點年侵蝕性降雨頻率對侵蝕性降雨量變化的貢獻(xiàn)率圖

3 結(jié)論

（1）年內(nèi)雨量和天數(shù)均表現(xiàn)出季節(jié)性變化，隨月份呈中間高、兩邊低的分布，其中6—8月雨量最為集中，天數(shù)也最多。無錫市各站達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的雨量、雨日也隨月份呈中間高、兩邊低的分布，6—8月為最集中的時段。達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨量和降雨總量顯著相關(guān)，而達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)降雨天數(shù)和降雨總天數(shù)非顯著相關(guān)，表明全年降雨天數(shù)是由不同強(qiáng)度的雨日組成，但只有降雨強(qiáng)度高的雨日影響著全年的降雨總量。

（2）無錫市降雨量、侵蝕性降雨量隨年份變化相似，總體均呈現(xiàn)增加趨勢，但不是單一增加，呈三段式變化：1992—2000年升高，2000—2005年下降，2005—2016年升高。達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)降雨隨年份變化值大于總降雨隨年份變化值，而達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨日占全年總雨日的28%，達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)雨量占全年總雨量的73%，表明了總降雨變化主要和達(dá)到侵蝕標(biāo)準(zhǔn)降雨有關(guān)。

（3）在無錫市全部站點中，侵蝕性降雨時間變化貢獻(xiàn)率都大于侵蝕性降雨強(qiáng)度變化貢獻(xiàn)率。表明了，侵蝕性降雨時間對侵蝕性降雨量變化作用大于侵蝕性降雨強(qiáng)度對侵蝕性降雨量的變化作用，年降雨量的變化主要由降雨強(qiáng)度較高的降雨時間的變化決定■