龍訓(xùn)建， 翁薛柔，2， 葉琰， 張逸軒，曾必順， 葉勇， 徐廷兵

1.西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715；2.中山大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣州 510006；3.重慶市人工影響天氣辦公室，重慶 401120；4.西南大學(xué) 后勤保障部，重慶 400715

土壤侵蝕是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重大生態(tài)環(huán)境威脅，任其發(fā)展不利于經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)[1-3]．受全球氣候變化和人類活動的共同影響，土壤侵蝕問題變得更加復(fù)雜，也受到更多關(guān)注，尤其是降雨引起的侵蝕問題(降雨侵蝕力)成為熱點(diǎn)研究內(nèi)容之一[4-6]．已有研究表明，在不利的地形地質(zhì)條件、森林亂伐、過度耕作和放牧等因素影響下，土壤更易產(chǎn)生侵蝕與流失[2，7-10]．目前，水文循環(huán)速率加劇導(dǎo)致極端降雨事件頻發(fā)，這預(yù)示著降雨侵蝕力和土壤侵蝕率的增加[11]．因此，準(zhǔn)確評估降雨侵蝕力有利于采取針對性措施制止或減緩水力侵蝕．

降雨侵蝕力可描述不同降雨特征(雨量、歷時、強(qiáng)度等)對土壤侵蝕的影響[12]，其計(jì)算模型有純雨量模型和綜合指標(biāo)模型兩類．純雨量模型主要是以日雨量[13-14]、月雨量[15-16]、年雨量[17-18]為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的模型，如Richardson等[19]、Renard等[20]、Lee等[21]分別基于日雨量、月雨量、年雨量資料，建立了估算美國、韓國等國家和地區(qū)降雨侵蝕力的簡易模型；國內(nèi)主要以章文波等[13]推薦的利用日雨量估算半月降雨侵蝕力，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)月、年降雨侵蝕力的算法應(yīng)用最為廣泛．綜合指標(biāo)模型不僅包括雨量因子，更考慮了雨強(qiáng)等指標(biāo)的作用，如卜兆宏等[22]發(fā)現(xiàn)汛期雨量、年最大30 min雨強(qiáng)(I30)指標(biāo)與土壤流失量間存在較高的相關(guān)性，建立了汛期雨量和年I30值乘積的年降雨侵蝕力模型．

以上兩類模型對數(shù)據(jù)分辨率要求較低，其結(jié)果通常屬于估算結(jié)果，不適宜應(yīng)用于對精確性有要求的工作領(lǐng)域．在具備高時間分辨率和連續(xù)的降雨數(shù)據(jù)前提下，應(yīng)用Wischmeier等[23]提出以次降雨總動能(E)與最大30 min雨強(qiáng)(I30)的乘積(EI30)作為降雨侵蝕力指標(biāo)，并將之與通用土壤流失方程(USLE)相結(jié)合，降雨侵蝕力相關(guān)研究的準(zhǔn)確性就能得到巨大提高．同時，王萬忠等[24]通過比較EI30與EI10，EI60等計(jì)算方法，認(rèn)為EI30符合我國絕大多數(shù)地區(qū)的降雨特性，建議采用EI30作為中國降雨侵蝕力的計(jì)算公式．基于此，本文以重慶市2009-2018年32個國家級基本氣象臺站的逐分鐘降雨數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用降雨侵蝕力EI30計(jì)算公式，利用MK秩相關(guān)檢驗(yàn)、空間插值法和系統(tǒng)聚類法，分析探討研究區(qū)降雨和降雨侵蝕力在時空尺度上的趨勢變化特征，以期為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)．

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

重慶市位于中國西南，是長江上游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、金融、科創(chuàng)、航運(yùn)和商貿(mào)物流中心．重慶總面積8.24萬km2，轄38個區(qū)縣(自治縣)；常住人口3 101.79萬人，境內(nèi)有長江、嘉陵江、烏江穿過，流域面積大于50 km2的河流374條，過境水資源豐富，降雨量相對充沛但分布不均，多年平均降雨量1 100～1 200 mm[25]．

1.2 數(shù)據(jù)來源

本次基于國家氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，收集了重慶市32個國家級氣象站點(diǎn)2009-2018年的逐分鐘降雨量數(shù)據(jù)，各氣象站點(diǎn)位置見圖1．

1.3 研究方法

1.3.1 降雨侵蝕力計(jì)算

1) 次降雨

包括次降雨過程的界定和侵蝕性雨量的界定．次降雨過程的界定參照USLE方程推薦的雨量歷時間隔標(biāo)準(zhǔn)，即將降雨間歇≤6 h的降雨視為一個次降雨過程，否則視為下一次降雨．侵蝕性雨量采用國內(nèi)通用的侵蝕性雨量分級標(biāo)準(zhǔn)和史冬梅等[18]對重慶市降雨侵蝕的多年研究經(jīng)驗(yàn)，即研究區(qū)侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)為次降雨雨量≥12 mm．

2) 次降雨侵蝕力

次降雨侵蝕力計(jì)算公式如下[26]：

R=EI30=E·I30

(1)

式中，I30是單場次降雨最大30 min雨強(qiáng)，單位mm/h；E為單場次降雨的動能，是降雨-歷時函數(shù)，單位MJ/ha．

(2)

式中，D是次降雨歷時，單位為h；v是次降雨量，單位mm；i是雨強(qiáng)值，單位mm/h．

1.3.2 趨勢變化分析

離差系數(shù)(Cv)和趨勢系數(shù)(r)兩項(xiàng)指標(biāo)通常被用來描述降雨侵蝕力的年際變化特征，計(jì)算公式為：

(3)

(4)

1.3.3 空間插值分析

空間分布是空間對象群體在一定空間區(qū)域的散布特性，是空間分布研究的主要內(nèi)容之一．考慮研究區(qū)內(nèi)各氣象站點(diǎn)為離散分布，本次選用精確性插值法——反距離權(quán)重法(Inverse Distance Weighted，IDW)來實(shí)現(xiàn)降雨侵蝕的空間分布．反距離權(quán)重法是加權(quán)移動平均方法，以插值點(diǎn)與樣本點(diǎn)間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，距離插值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大[27-28]，計(jì)算公式為：

(5)

式中，υ0是未知點(diǎn)的估計(jì)值，υi是第i(i=1，2，…，n)個樣本點(diǎn)的值，di是采樣點(diǎn)與未知點(diǎn)之間的距離，k是距離的冪值，默認(rèn)值為2，一般取值范圍在0.5～3之間可獲得最合理結(jié)果．

1.3.4 Ward系統(tǒng)聚類法

Ward系統(tǒng)聚類法是根據(jù)選定的特征來識別相對均一的個案(變量)組，基于方差分析思想，以各類別之間的歐式距離最小作為分類標(biāo)準(zhǔn)，從單獨(dú)聚類中的每個個案(或變量)開始對各聚類進(jìn)行組合，直至剩下一個類別．Ward系統(tǒng)聚類法可以判斷研究區(qū)內(nèi)各站點(diǎn)的降雨及其侵蝕力在同一時間尺度內(nèi)的相似性，以驗(yàn)證空間分布特征分析的準(zhǔn)確性．

1.3.5 重慶市四季和分區(qū)劃分

四季劃分一般按照氣候劃分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)?shù)?0年以上的氣溫平均值，劃出四季交換的日期．根據(jù)重慶市氣候中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，重慶為四季分明區(qū)，入春的平均時間為3月2日，平均在6月1日入夏，入秋時間為10月2日，12月22日是平均入冬時間．據(jù)此，將重慶市的3-5月劃為春季，6-9月劃為夏季，10-12月劃為秋季，1-2月劃為冬季．

重慶市一般行政分區(qū)涉及4個區(qū)域，主城片區(qū)、渝西片區(qū)、渝東南片區(qū)和渝東北片區(qū)；從地形地貌特征上一般分為3個區(qū)域．相比于行政區(qū)域，降雨侵蝕力與地形地貌更為直接相關(guān)，本次將研究區(qū)整體劃為渝西區(qū)域、渝東南區(qū)域和渝東北區(qū)域3部分，各分區(qū)對應(yīng)行政區(qū)范圍見表1所示．

表1 重慶市分區(qū)范圍劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨量時空變化特征分析

2.1.1 降雨的年際變化特征

重慶市2009-2018年多年平均降雨量為1 082.98 mm，各分區(qū)年平均面雨量最小值發(fā)生在渝西片區(qū)的2011年，僅758.24 mm，最大發(fā)生在渝東北片區(qū)的2017年，為1 476.02 mm，兩者倍差為1.95倍；整體上，渝東北多年平均值最大，為1 130.55 mm，渝西最小，為1 047.02 mm，兩者倍差為1.08倍(圖2)．為判斷各站點(diǎn)間多年平均降雨量間的差異，表2給出了重慶市2009-2018年各區(qū)域面降雨量的年際變化特征參數(shù)值．可以看出，渝東北區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差、Cv值均最大，說明該區(qū)域降雨年際差異最大；研究時段內(nèi)，各區(qū)域年平均面降雨量均呈增加趨勢，其中渝西地區(qū)增加幅度最為明顯．

圖2 重慶市及各分區(qū)年降雨量折線

表2 各分區(qū)平均面降雨量特征參數(shù)

2.1.2 降雨的年內(nèi)分布特征

重慶市及各分區(qū)降雨量季節(jié)分布及比例情況見表3．從季節(jié)比例角度來看，研究區(qū)內(nèi)冬季降雨量占全年降雨量的比例最小，僅為全年降雨量的5%左右，這與冬季氣溫低，大氣層結(jié)穩(wěn)定，絕對水汽含量低，產(chǎn)生降雨的概率也較低有關(guān)；其次為秋季，僅占全年降雨量的12.39%～15.29%；夏季降雨量占全年降雨量的比例最大，達(dá)49.37%～55.15%，這一時期的7-8月，夏季西太平洋副熱帶高壓西伸北移，控制重慶大部分地區(qū)，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)盛行下沉氣流，產(chǎn)生降雨的概率較小，但是，受地形地貌影響，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，絕對水汽含量高，易產(chǎn)生對流性降雨，從而表現(xiàn)出高的強(qiáng)降雨比例．同時，在此氣候作用下，重慶市夏季頻繁發(fā)生暴雨、洪澇、山體滑坡，秋季多伏旱，冬季則降雨頻次低、雨量少．

在區(qū)域分布上，各季節(jié)年平均降雨量存在一定的差異，其中渝東北最大，渝東南次之，渝西最小．在季節(jié)分布上，各分區(qū)分布特征與全市相似，夏季最多，冬季最少．渝西片區(qū)夏季降雨量比例在3個片區(qū)中最高，達(dá)到了55.15%，秋季降雨量比例最低，這與渝西區(qū)域夏季多暴雨，秋季伏旱突出的特征相一致．

表3 各分區(qū)年平均降雨量季節(jié)分布及比例

審圖號：GS(2019)3333號(自然資源部監(jiān)制)．圖3 年平均降雨量空間分布

2.1.3 降雨量的空間變化

應(yīng)用反距離權(quán)重法得到重慶市多年平均降雨量的空間分布．結(jié)果顯示，降雨量總體上呈現(xiàn)西低東高的分布趨勢．高值區(qū)主要分布在渝東南的酉陽、渝東北的城口-開州-萬州-云陽一帶，其多年平均降雨量均超過了1 200 mm；低值區(qū)主要分布在渝西的潼南-大足-榮昌-永川一帶，介于950～970 mm之間；此外，長江沿線的河谷區(qū)域降雨也大多低于兩側(cè)山區(qū)．這與方德賢等[29]、馬麗琿等[30]對重慶市近年來降雨量空間分布特征的研究結(jié)果一致(圖3)．

從重慶市多年平均季節(jié)降雨量的空間分布可知，不同季節(jié)降雨量的空間分布存在顯著差異．在春季，高值區(qū)主要分布在渝東南酉陽縣，達(dá)379.11 mm，低值區(qū)主要分布在渝西片區(qū)的潼南-大足-榮昌-永川一帶，降雨量在206.99～224.70 mm．在夏季，西部降雨明顯增強(qiáng)，整個區(qū)域呈現(xiàn)兩邊高、中間低的分布，渝東北區(qū)域降雨最多，渝西次之，區(qū)域中部較低，這與夏季西南渦活動較為頻繁以及西太平洋副熱帶高壓的西伸、北抬有關(guān)[31-32]．秋季降雨較夏季整體偏弱，呈西低東高的空間分布，高值區(qū)位于渝東北云陽區(qū)，低值區(qū)主要分布在渝西片區(qū)的潼南-大足-榮昌-永川一帶．冬季降雨呈西高東低分布，高值中心在渝東南的酉陽，低值中心為渝東北的奉節(jié)．季節(jié)分布特征表明渝西地區(qū)的降雨量顯著少于其他區(qū)域，這也解釋了渝西地區(qū)易發(fā)生季節(jié)性干旱的特征(圖4)．

為進(jìn)一步研判降雨量的空間分布相似特征，應(yīng)用Ward系統(tǒng)聚類法對研究區(qū)32個站點(diǎn)的月平均降雨量進(jìn)行分類．由結(jié)果可知，研究區(qū)降雨量可分為3類，其中類Ⅰ包括潼南、大足、榮昌、永川、銅梁、北碚、合川、渝北、璧山和江津，主要分布在渝西片區(qū)；類Ⅱ包括萬盛、沙坪壩、巴南、南川、綦江和酉陽，多聚集于重慶中部；其余區(qū)縣歸為類Ⅲ．研究區(qū)月降雨的分類特征具有空間相似性，與對應(yīng)時間尺度降雨空間分布特征一致(圖5)．

對聚類后的各類月降雨量的中心距離進(jìn)行計(jì)算，得到各分類的降雨量年內(nèi)變化曲線．類Ⅰ的年內(nèi)變化曲線較尖瘦，在7月達(dá)到了峰值，屬于類1的區(qū)域在7月需尤為注意暴雨事件的頻發(fā)；類Ⅱ的曲線較扁平，6-8月雨量較多；類Ⅲ在6月達(dá)到降雨量峰值，8月次之．這說明重慶西部降雨集中發(fā)生在7月，重慶中部降雨在年內(nèi)的集中度較西部弱，重慶東部降雨的年內(nèi)分布與中、西部有明顯差異(圖6)．

2.2 降雨侵蝕力時空變化特征分析

2.2.1 降雨侵蝕力年際分布特征

應(yīng)用公式(1)和(2)計(jì)算得到各站點(diǎn)次降雨侵蝕力計(jì)算結(jié)果，根據(jù)區(qū)域分區(qū)原則，采用面積加權(quán)法求得各分區(qū)的降雨侵蝕力．由公式(3)和(4)計(jì)算得到研究區(qū)降雨侵蝕力的年際變化統(tǒng)計(jì)參數(shù)．結(jié)果表明，重慶市2009-2018年多年平均降雨侵蝕力為1 816.99 MJ·mm/(hm2·h)，分區(qū)降雨侵蝕力最大值出現(xiàn)在渝東南片區(qū)的2016年，達(dá)3 266.88 MJ·mm/(hm2·h)，最小值則出現(xiàn)在該區(qū)域的2009年，僅949.75 MJ·mm/(hm2·h)，兩者倍差3.44倍．不同分區(qū)多年平均降雨侵蝕力存在一定差異，渝東北區(qū)域年均降雨侵蝕力最大，為1 857.68 MJ·mm/(hm2·h)，侵蝕潛在危險性較高，渝西次之，為1 808.82 MJ·mm/(hm2·h)，渝東南最小，為1 763.37 MJ·mm/(hm2·h)．標(biāo)準(zhǔn)差變化范圍為382.72～734.12，最大值出現(xiàn)在渝東南，最小值出現(xiàn)在渝西．渝東南地區(qū)Cv值是渝東北和渝西地區(qū)的2倍，其降雨侵蝕力的年際波動顯著高于其他區(qū)域．趨勢系數(shù)變化范圍為0.27～0.70，各分區(qū)降雨侵蝕力均呈增加趨勢(表4)．

審圖號：GS(2019)3333號(自然資源部監(jiān)制)．圖4 各季節(jié)降雨量空間分布

表4 各分區(qū)降雨侵蝕力演變趨勢參數(shù)

圖5 系統(tǒng)聚類結(jié)果

圖6 各分類降雨量的年內(nèi)分布曲線

由重慶市2009-2018年各分區(qū)降雨侵蝕力的年際變化曲線圖可知，各地區(qū)降雨侵蝕力變化幅度大且存在較大差異，重慶市降雨侵蝕力在2009-2016年整體呈上升趨勢，在2016年達(dá)最大值后，近兩年有所下降；渝東南地區(qū)在2016年和2017年降雨侵蝕力反差強(qiáng)烈，這主要與渝東南的降雨有關(guān)(圖7)．

2.2.2 降雨侵蝕力年內(nèi)分布特征

根據(jù)研究區(qū)降雨侵蝕力在不同季節(jié)的均值及比例可以看出，統(tǒng)計(jì)時段內(nèi)，研究區(qū)降雨侵蝕力的季節(jié)分布表現(xiàn)出不均勻性．其中，夏季比例均超過70%，渝西地區(qū)更是達(dá)到了79.39%；春季降雨侵蝕力比例僅次于夏季，為17.25%～24.89%；秋季較少，降雨侵蝕力比例為3.05%～4.66%；冬季降雨侵蝕力最低，比例不足0.5%．根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，秋冬季侵蝕力普遍較低，這與該時段內(nèi)降雨整體比例較低，能引起土壤侵蝕的有效降雨量較少相關(guān)．無論是全市整體還是分區(qū)比較，降雨侵蝕力的高值期均出現(xiàn)在夏季，應(yīng)加強(qiáng)該時段內(nèi)水土流失的監(jiān)測、防治與監(jiān)督，以最大程度降低水土流失量，減小水土流失發(fā)生的可能性(表5)．

圖7 重慶市及各分區(qū)年降雨侵蝕力折線

表5 研究區(qū)降雨侵蝕力季節(jié)分布特征

審圖號：GS(2019)3333號(自然資源部監(jiān)制)．圖8 年降雨侵蝕力空間分布

2.2.3 降雨侵蝕力空間分布特征

采用反距離權(quán)重法對研究區(qū)多年平均降雨侵蝕力進(jìn)行插值，得到空間分布結(jié)果．可以看出，年降雨侵蝕力呈中間低、兩端高的空間分布，高值區(qū)主要分布在渝東北的梁平、開州一帶，低值區(qū)主要位于研究區(qū)中部(圖8)．

按照季節(jié)劃分，研究區(qū)各季節(jié)降雨侵蝕力的空間分布差異也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．在春季，高值區(qū)主要分布在渝東南片區(qū)的酉陽，低值區(qū)位于渝西的潼南-大足-榮昌-永川一帶；夏季降雨侵蝕力呈中部低、兩端高的分布特征；在秋季，渝西地區(qū)降雨侵蝕力較低，渝東北的墊江、梁平和渝東南的降雨侵蝕力較高；在冬季，僅有酉陽-秀山一個高值中心，其余地區(qū)降雨侵蝕力均較低．其中，渝東北的高值區(qū)主要為山地丘陵區(qū)，土壤類型多屬于黃壤、石灰?guī)r土、黃棕壤，易于發(fā)生侵蝕；渝東南高值區(qū)主要分布在海拔高差較大、易發(fā)生土壤流失的酉陽、秀山一帶；渝西片區(qū)的高值區(qū)主要分布在土地復(fù)種指數(shù)較高的區(qū)縣；這些區(qū)域的降雨侵蝕潛在危險性都較高，加之地形地貌的影響，降雨導(dǎo)致的水土流失、土壤侵蝕等問題都亟需注意(圖9)．

審圖號：GS(2019)3333號(自然資源部監(jiān)制)．圖9 各季節(jié)侵蝕力分布

為進(jìn)一步探討研究區(qū)內(nèi)侵蝕力的分布類型，應(yīng)用Ward聯(lián)結(jié)法對研究區(qū)32個站點(diǎn)的月降雨侵蝕力進(jìn)行系統(tǒng)聚類，以多年平均月侵蝕力為初始聚類，32個站點(diǎn)為聚類成員進(jìn)行聚類分析，形成距離譜系聚類圖．以15為劃分距離，研究區(qū)降雨侵蝕力可分為3類，其中類Ⅰ包括城口、潼南、大足、榮昌、永川和江津，此類在空間上主要?dú)w屬于渝西片區(qū)，類Ⅱ包括開州區(qū)、云陽、巫溪、梁平、墊江、彭水和酉陽，此類多數(shù)聚集于重慶東部，其余區(qū)縣歸屬于類Ⅲ(圖10)．

圖10 各站點(diǎn)月平均降雨侵蝕力聚類樹

圖11 各分類降雨侵蝕力的年內(nèi)變化曲線

各分類降雨侵蝕力的年內(nèi)變化曲線如圖11所示，類Ⅰ與類Ⅱ在年內(nèi)的分布特征相似，在6月達(dá)到峰值，7月曲線下凹，8月回升，之后持續(xù)下降，但類Ⅱ在年內(nèi)的變化趨勢較類Ⅰ更加平緩．類Ⅲ在5月達(dá)到降雨侵蝕力最大值，6月與5月基本持平，7-8月明顯下降，9月有小幅回升，與其他兩類變化趨勢不同．這說明重慶西部和東部降雨侵蝕力在年內(nèi)變化趨勢相似，但渝西變化更加劇烈．

對比分析研究區(qū)降雨量和降雨侵蝕力的聚類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以15為劃分距離，降雨量和降雨侵蝕力均可分為3大類，但分類結(jié)果存在差異．降雨量分類結(jié)果存在較強(qiáng)的區(qū)域性，同一類型的地理位置明顯聚集，而同一類型降雨侵蝕力的站點(diǎn)分布相對分散．

各分類降雨和降雨侵蝕力的年內(nèi)變化曲線分別呈單峰、雙峰特征，變化趨勢有顯著差別．重慶各地區(qū)降雨量多在6-7月達(dá)到峰值，而降雨侵蝕力的最高值為5-6月．重慶西部和中部的降雨量年內(nèi)變化較為相似，而重慶西部和東部的降雨侵蝕力年內(nèi)變化相近．這說明盡管降雨量是引發(fā)水力侵蝕的重要因素，但降雨侵蝕力受其他降雨特征參數(shù)的影響明顯，僅通過降雨量研究降雨侵蝕力分布特征缺乏精確性．

3 討論

3.1 降雨與降雨侵蝕力時間變化特征對應(yīng)關(guān)系

通過對研究區(qū)2009-2018年的降雨量和降雨侵蝕力的變化特征進(jìn)行分析，降雨量和降雨侵蝕力均存在年際和年內(nèi)間的波動變化，且空間分布不均的特征．

在研究區(qū)域內(nèi)，從降雨量的年際變化看，各站點(diǎn)多年平均降雨量為950.28～1296.17 mm，統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)中，渝東北變差系數(shù)最大，主要是由于時段內(nèi)最大降雨量達(dá)最小降雨量的1.6倍，具有熱帶降雨特點(diǎn)．從年內(nèi)降雨分布特征看，主要集中于春、夏兩季，在西太平洋副熱帶高壓作用下，降雨次數(shù)和降雨量都幾乎集中于這一時段．這些特征與付友行等[33]、史東梅等[18]對重慶市內(nèi)涉及的小流域和單一行政區(qū)域的研究成果基本一致．對于降雨侵蝕力，變差系數(shù)最大值則出現(xiàn)在渝東南，這主要與計(jì)算時段內(nèi)，年平均降雨侵蝕力最大值、最小值均發(fā)生在渝東南有關(guān)．

由此，對比分析研究區(qū)內(nèi)平均面降雨量和平均降雨侵蝕力的極值發(fā)現(xiàn)，年降雨量大的區(qū)域，并不一定會產(chǎn)生最大的降雨侵蝕力，可能是由于單次降雨侵蝕力受單次降雨量、降雨動能和降雨強(qiáng)度綜合影響．

3.2 降雨與降雨侵蝕力空間特征對應(yīng)關(guān)系

年平均降雨量和年降雨侵蝕力空間分布結(jié)果表明，兩者最大值均位于渝東北城口-開州-萬州-云陽一帶和渝東南的酉陽，這與區(qū)域單次降雨量和單次降雨侵蝕力最大值出現(xiàn)在該區(qū)域有關(guān)，由此也可解釋次降雨量越大越易于產(chǎn)生更多的降雨侵蝕．但在降雨侵蝕力的高值分布中，渝西片區(qū)也有零星分布，這主要是受區(qū)域極端暴雨事件影響．如銅梁區(qū)在2016年6月30日、7月13-14日和7月18-19日發(fā)生了3場暴雨事件，單次降雨量分別為96.7，78.3和54.5 mm，對應(yīng)產(chǎn)生的降雨侵蝕力分別為264.32，353.05和136.15 MJ·mm/(hm2·h)．3場降雨量占當(dāng)年總降雨量的18.89%，對應(yīng)的累積降雨侵蝕力占當(dāng)年總降雨侵蝕力的32.99%，這一現(xiàn)象也可從季節(jié)空間分布結(jié)果中得到印證．尤其是在夏季，盡管降雨量高值區(qū)幾乎僅分布于渝東北的城口一帶，但降雨侵蝕力在渝西片區(qū)的高值區(qū)表現(xiàn)十分明顯．與此同時，基于月尺度的多年平均降雨量和降雨侵蝕力聚類結(jié)果表明，空間分布上，兩者的類Ⅰ具有高度區(qū)域相似性．

另外，根據(jù)殷水清等[34]基于全國范圍內(nèi)774個氣象站1961-2016年逐日降雨數(shù)據(jù)計(jì)算得到的多年平均年和次降雨侵蝕力空間分布結(jié)果，重慶區(qū)境內(nèi)的多年平均降雨侵蝕力值為2 000～3 000 MJ·mm/(hm2·h)，與本文采用具有高時間分辨率的計(jì)算結(jié)果為1 400～2 300 MJ·mm/(hm2·h)不同，由此可說明，利用更小時間尺度的降雨數(shù)據(jù)計(jì)算降雨侵蝕力更有利于區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的開展．

4 結(jié)論

1) 重慶市2009-2018年平均降雨量為1 082.98 mm，區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)多年平均降雨量為950.28～1 296.17 mm，最大值是最小值的1.36倍，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．降雨量的季節(jié)分布不均，從大到小依次為夏季、春季、秋季、冬季，其中夏季占據(jù)全年的50%以上．空間分布上降雨量高值區(qū)分布在渝東北片區(qū)，低值區(qū)主要分布于渝西片區(qū)．

2) 研究區(qū)各分區(qū)降雨侵蝕力的演變趨勢統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，降雨侵蝕力最大值出現(xiàn)在渝東南，最小值出現(xiàn)在渝西；渝東南降雨侵蝕力的年際波動高于渝東北和渝西．受地形地貌、土地復(fù)墾頻率和其他人類活動等因素影響，降雨侵蝕力高值區(qū)主要分布在渝東北的梁平、開州一帶，渝東南的酉陽、秀山一帶，低值區(qū)位于重慶中部．

3) 通過Ward系統(tǒng)聚類法對研究區(qū)降雨量和降雨侵蝕力進(jìn)行空間分類，結(jié)果顯示，研究區(qū)降雨和降雨侵蝕力均可劃分為3類，但分類結(jié)果不同，同一類型降雨具有明顯的地域聚集特征，而降雨侵蝕力相對分散．重慶中部降雨在年內(nèi)的集中度較西部弱．重慶西部和東部降雨侵蝕力在年內(nèi)變化趨勢相似，但渝西變化更加劇烈．