呂祥云，萬小星，余 愨，何小武

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌，330045；2.江西省水土保持監(jiān)督監(jiān)測站，江西 南昌，330009；3.江西省修水縣水土保持局，江西 修水，332400）

降雨是土壤發(fā)生水力侵蝕的主要驅(qū)動(dòng)力，降雨侵蝕力用于表征降雨侵蝕土壤的潛在能力。在不同區(qū)域，不同等級(jí)降雨對(duì)降雨侵蝕力的貢獻(xiàn)不一致。二者相關(guān)關(guān)系對(duì)區(qū)域水土流失防治具有重要意義，成為研究熱點(diǎn)。在所有的降雨事件中，將能夠引起土壤發(fā)生侵蝕的降雨事件稱之為侵蝕性降雨。侵蝕性降雨的研究主要包括侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)的擬定、侵蝕性降雨特征分析等。對(duì)于侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)研究，Wischmeier等[1]擬定的美國侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)為12.7mm，并運(yùn)用于USLE和RUSLE模型中。謝云等[2]基于滿足侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)的降雨事件的侵蝕力之和與實(shí)際降雨事件的侵蝕力之和相等或接近的原則，采用錯(cuò)選率、剔除率等指標(biāo)擬定的黃土高原侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)為12.0mm。秦偉等[3]、汪邦穩(wěn)等[4]、鄭海金等[5]和馬良等[6]利用德安燕溝小流域徑流小區(qū)觀測數(shù)據(jù)分析得出的贛北侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)分別為 10.0mm、11.4mm、9.97mm和 11.2mm。由此可知，不同學(xué)者擬定的侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)因地域、數(shù)據(jù)資料年限以及擬定方法不同而有所差異。對(duì)于侵蝕性降雨特征分析，目前主要集中在侵蝕性降雨發(fā)生頻率、雨量統(tǒng)計(jì)以及降雨侵蝕力分布特征等方面。張巖等[7]運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析黃土高原侵蝕性降雨發(fā)生頻率、次降雨量、次降雨侵蝕力等特征，發(fā)現(xiàn)黃土高原地區(qū)侵蝕性降雨發(fā)生頻率年均為7.0～13.4天，次降雨量均值為19.17～25.38mm，次降雨侵蝕力均值為288.1～625.0MJ·mm/（hm2·h）。張興剛等[8]研究發(fā)現(xiàn)山東省藥鄉(xiāng)小流域侵蝕性降雨多分布在中雨以上雨量等級(jí)，高降雨強(qiáng)度型降雨或降雨侵蝕力大于1000MJ·mm/（hm2·h）的降雨對(duì)造成嚴(yán)重土壤侵蝕具有極大貢獻(xiàn)。王改玲等[9]利用野外實(shí)測數(shù)據(jù)分析了晉北黃土區(qū)降雨特征與土壤侵蝕的關(guān)系，結(jié)果表明減輕大雨侵蝕的危害是水土流失防治的關(guān)鍵。顧璟冉等[10]利用徑流小區(qū)觀測法研究黔西高原侵蝕性降雨特征，得出中雨及以上或降雨侵蝕力大于500MJ·mm/（hm2·h）的降雨事件是產(chǎn)沙的主要?jiǎng)恿?。涂安國等[11]分析了不同等級(jí)侵蝕性降雨的發(fā)生頻率及其與土壤侵蝕的關(guān)系，對(duì)各等級(jí)侵蝕性降雨與降雨侵蝕力之間的關(guān)系尚不明確。

江西省受特定的氣候、地貌、人為活動(dòng)的影響，造成該區(qū)域水土流失災(zāi)害易發(fā)、多發(fā)的特點(diǎn)。本研究利用江西省水土保持監(jiān)測站次降雨資料，分析江西省中北部區(qū)域各等級(jí)侵蝕性降雨及其降雨侵蝕力特征，為該區(qū)域水土流失防治規(guī)劃、設(shè)計(jì)、決策等工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

江西省地處長江中下游南岸，內(nèi)有贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河流和中國第一大淡水湖——鄱陽湖；全省東南西三面環(huán)山，地勢(shì)南高北低，以山地、丘陵為主。地帶性土壤以紅壤為主，約占全省總面積的64.78%[12]。該地區(qū)屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，年平均氣溫約為16.3～17.5°C，年平均降水量為1 341～1 943mm。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究搜集清水橋小流域、中堡港小流域、燕溝小流域及老虎山小流域水土保持監(jiān)測站點(diǎn)多年的次降雨資料（表1），采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析4站多年平均侵蝕性降雨場次、降雨量以及降雨侵蝕力，探索江西省中北部區(qū)域不同降雨等級(jí)的侵蝕性降雨、降雨侵蝕力特征及其季節(jié)分配。采用秦偉等[3]擬定的侵蝕性降雨量標(biāo)準(zhǔn)10mm，將次降雨劃分為非侵蝕性降雨和侵蝕性降雨，并與我國24h等級(jí)降雨劃分標(biāo)準(zhǔn)[13]結(jié)合，將侵蝕性次降雨劃分為中雨（10～25mm）、大雨（25～50mm）、暴雨（50～100mm）、大暴雨（>100mm）四個(gè)等級(jí)。按照氣象習(xí)慣劃分四季：春季為3～5月，夏季為6～8月，秋季為9～11月，冬季為12月至翌年2月。

表1 水土保持監(jiān)測站點(diǎn)基本情況

2.2 降雨侵蝕力計(jì)算

次降雨侵蝕力計(jì)算如下：

式中：R為次降雨侵蝕力，MJ·mm/（hm2·h）；E為次降雨總動(dòng)能，MJ/hm2；I30為次降雨的最大30min雨強(qiáng)，mm/h；Pr為每一時(shí)段降雨量，mm；er為每一時(shí)段的單位降雨動(dòng)能，MJ/（hm2·mm）；ir為第r時(shí)段雨強(qiáng)，mm/h。

3 結(jié)果與分析

3.1 各等級(jí)侵蝕性降雨場次特征

江西省中北部區(qū)域年均侵蝕性降雨場次為39.2場。其中，各等級(jí)侵蝕性降雨場次如圖1所示。各等級(jí)降雨場次中，最多的為中雨19.8場，占所有侵蝕性降雨場次的50.53%，最少的為大暴雨1.9場，僅占4.91%。總體上降雨等級(jí)愈高，降雨場次愈少，說明降雨強(qiáng)度愈大，發(fā)生降雨次數(shù)愈少。中雨、大雨場次占總場次的80.27%，說明了區(qū)域內(nèi)的降雨發(fā)生主要以該二者為主。

圖1 各等級(jí)年均降雨場次

各等級(jí)侵蝕性降雨場次季節(jié)分配如圖2所示。春季侵蝕性降雨場次占比最大為39.58%，秋季占比最小為13.62%；侵蝕性降雨主要發(fā)生在春、夏兩季，占比為71.77%。在春季的侵蝕性降雨場次中，以中雨和大雨等級(jí)為主，兩者之和占整個(gè)春季侵蝕性降雨場次的82.88%，大暴雨場次僅占3.72%。夏季仍以中雨、大雨等級(jí)為主，但與春季相比下降了10.10%，相應(yīng)增加了暴雨及以上等級(jí)的場次，尤其大暴雨場次為春季的2.6倍。在秋季，中雨的場次占比超過50%，大雨、暴雨占比分別為27.14%、19.29%，大暴雨則幾乎不發(fā)生，在觀測年限內(nèi)實(shí)際僅發(fā)生1次。冬季各等級(jí)降雨場次發(fā)生的規(guī)律與秋季類似，不同的是中雨的占比增加了13.36%。由此可看出秋冬季節(jié)總體上降雨場次少，且以中雨為主，大暴雨發(fā)生的機(jī)會(huì)極少。

圖2 各等級(jí)降雨場次季節(jié)分配

3.2 各等級(jí)侵蝕性降雨量特征

年均各等級(jí)侵蝕性降雨量分布如圖3所示。江西省中北部區(qū)域年均侵蝕性降雨量為1 403.7mm。其中，年均雨量最多的等級(jí)為大雨413.2mm，其后依次為暴雨387.0mm、中雨326.5mm、大暴雨277.0mm。前二者的雨量之和占總侵蝕性降雨量的57.00%，后二者之和占43.00%，說明從雨量來看，降雨以大雨和暴雨為主，但各等級(jí)間差異不大。等級(jí)降雨的雨量變化規(guī)律與場次變化并不一致，降雨場次最多的中雨雨量僅占總侵蝕性降雨量的23.26%，略高于大暴雨的19.73%。這說明等級(jí)雨量與降雨場次之間無相關(guān)關(guān)系。

圖3 各等級(jí)年均降雨量

春季和夏季是侵蝕性降雨量分布的主要季節(jié)，且二者之間差異不明顯（圖4）。兩季其侵蝕性雨量之和為1 089.8mm，占全年總量的77.64%；秋季和冬季各占10%左右。

圖4 各等級(jí)降雨量季節(jié)分配

春季的等級(jí)雨量分配中，中雨、大雨、暴雨、大暴雨分別占春季雨量的22.75%、37.80%、24.68%、14.77%，以大雨居多，中雨和暴雨差異不大，大暴雨占比最小。夏季中雨量和大雨量的占比較春季分別下降了4.81%、16.58%，暴雨量和大暴雨量則明顯增加，雨量占比已達(dá)到夏季侵蝕性雨量的60.83%。其中大暴雨量占夏季的33.35%，為夏季雨量占比最大。這說明夏季的侵蝕性降雨量以大暴雨和暴雨為主。秋季和冬季的中雨、大雨量之和超過50%，暴雨占據(jù)一定比例，但大暴雨量極少。這與秋冬季極少發(fā)生大暴雨事件相關(guān)。

3.3 各等級(jí)降雨侵蝕力特征

江西省中北部區(qū)域年均降雨侵蝕力為8 263.50 MJ·mm/（hm2·h），各等級(jí)年均降雨侵蝕力如圖5所示。隨著降雨等級(jí)的增大，降雨侵蝕力呈遞增趨勢(shì)。其中，雨量占比最多的大雨等級(jí)的降雨侵蝕力占比僅為25.18%，雨量占比最少的大暴雨等級(jí)的降雨侵蝕力占比為最大達(dá)33.56%。這是因?yàn)榻涤昵治g力不僅與降雨量相關(guān)，更重要的是與降雨強(qiáng)度密切相關(guān)。大暴雨均為短時(shí)間內(nèi)的大量降雨，降雨強(qiáng)度極大，顯示了極大的降雨侵蝕能力。因此，水土流失防治應(yīng)更多重視大強(qiáng)度的降雨過程。

圖5 各等級(jí)年均降雨侵蝕力

各等級(jí)降雨侵蝕力季節(jié)分配如圖6所示。春、夏、秋、冬四季降雨侵蝕力分別為3 030.46、4 354.85、675.64、202.55MJ·mm/（hm2·h），分別占年總降雨侵蝕力的36.67%、52.70%、8.18%、2.45%。因此，春夏兩季是該區(qū)域水土流失防治的重要季節(jié)。

圖6 各等級(jí)降雨侵蝕力季節(jié)分配

春季各等級(jí)降雨的降雨侵蝕力占比分別為中雨11.53%、大雨32.66%、暴雨26.23%、大暴雨29.59%。大雨等級(jí)的降雨侵蝕力居多是由于該等級(jí)雨量最大導(dǎo)致的。大暴雨等級(jí)雨量占比雖少，但由于雨強(qiáng)極大導(dǎo)致其降雨侵蝕力占比僅略低于大雨等級(jí)。降雨場次最多的中雨的降雨侵蝕力占比最小，是由于其雨量和雨強(qiáng)均較小所致。大雨、暴雨、大暴雨的降雨侵蝕力相差不大，三者降雨侵蝕力之和占春季降雨侵蝕力的88.47%。夏季是一年中降雨侵蝕力值最大的季節(jié)，也是水土流失防治任務(wù)最嚴(yán)峻的季節(jié)。其各等級(jí)降雨的降雨侵蝕力占比規(guī)律為中雨＜大雨＜暴雨＜大暴雨，其中，大暴雨等級(jí)的降雨侵蝕力占比為41.83%，暴雨、大暴雨等級(jí)的降雨侵蝕力占比達(dá)到70%以上。因此，夏季尤其應(yīng)注意對(duì)暴雨、大暴雨的水土流失防護(hù)。秋、冬季節(jié)的降雨侵蝕力以大雨、暴雨等級(jí)貢獻(xiàn)最多，但總降雨侵蝕力不大，僅占全年總降雨侵蝕力的10%左右。從降雨侵蝕力角度，只要對(duì)年均2～3次的大雨、暴雨進(jìn)行防范，即可高效地做好秋冬季的水土流失防治。

4 結(jié)論

通過上述對(duì)江西省中北部區(qū)域的降雨及其降雨侵蝕力特征的分析，可得出以下結(jié)論：

（1）江西省中北部區(qū)域侵蝕性降雨場次整體上以中雨、大雨為主；各季節(jié)中，春季降雨次數(shù)最多，其后依次為夏季、秋季和冬季；各等級(jí)降雨場次在各季節(jié)中排列均為中雨＞大雨＞暴雨＞大暴雨。

（2）江西省中北部區(qū)域年均侵蝕性降雨量為1 403.7mm；侵蝕性降雨主要發(fā)生在春夏兩季，春季以大雨、暴雨為主，夏季以暴雨、大暴雨為主。

（3）江西省中北部區(qū)域年均降雨侵蝕力為8 263.50 MJ·mm/（hm2·h），各等級(jí)降雨的降雨侵蝕力隨降雨等級(jí)增加呈遞增趨勢(shì)；90%左右的降雨侵蝕力主要分配在春、夏兩季，秋、冬季占比僅為10%左右。