1 资料与方法
1.1 研究区概况
秦岭南北地区地跨30°N~36°N，105°E~114.5°E，以秦岭为界，分秦岭以北、秦岭南玻、汉水流域、巴巫谷地4大地貌与气候区，南北间跨度较大，气候差异明显。 研究区降水量差异较大，秦岭以北降水量为500~800 mm，秦岭南坡为600~800 mm，汉水流域为800~1 200 mm，巴巫谷地为1 000~1 400 mm。
1.2 资料来源
从中国气象科学数据共享服务网（http：//cdc.cma.gov.cn/index.jsp）收集了秦岭南北地区时间序列满足1960―2017年58 a完整序列长度的47个气象站点逐日降雨量资料，采用降雨侵蚀力估算模型，计算秦岭南北地区各站点各年降雨侵蚀力、多年平均降雨侵蚀力。 气象站点分布如图1所示。
1.3 研究方法
1.3.1 降雨侵蚀力计算
降雨侵蚀力的评估方法有以次降雨总动能E与30 min最大雨强I30的乘积计算降雨侵蚀
力［12,13,14,15］ 、采用年/月/日/小时雨量建立幂函数结构或余函数结构模型估算降雨侵蚀力［16,17,18,19,20］ 等，其中，利用日降雨量估算降雨侵蚀力的方法较为简单便捷，且可提供更多的降雨特征信息。 基于此，本文采用章文波等［18,21］ 提出的适用于第一次全国水利普查水土保持专项的日降雨侵蚀力估算模型， 公式为：式中，Rki为第k个月i量级降雨产生的降雨侵蚀力（MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ）；Mi为该半月时段内i量级降雨天数，要求按表1划分不同量级雨量等级，不在雨量等级内的则按0计算；Pjβ为半月时段内第j天大于12 mm的侵蚀性日雨量；Pd12为日雨量大于12 mm的日平均雨量（mm）， Py12为日雨量大于12 mm的年平均雨量（mm）；α，β为模型参数，可利用日雨量资料估算。表1 降雨量分级标准表
Table 1 Rainfall classification standard table
雨量级别 分级标准/ mm 侵蚀性雨量 ≥12.0 中雨量 12.0 ~ 24.9 大雨量 25.0~ 49.9 暴雨量 ≥50 根据式（1）计算每半个月不同雨量级的降雨侵蚀力，逐年汇总后得到多年平均降雨侵蚀力及不同雨量级的多年平均降雨侵蚀力，以下均简称为年均降雨侵蚀力、中雨侵蚀力、大雨侵蚀力、暴雨侵蚀
力［22］ ，并采用反距离加权法（IDW）对其进行空间插值。 其中，鉴于日侵蚀性降雨量标准为12 mm，文中中雨范围与我国气象局规定的中雨（10.0 ~ 24.9 mm）定义略有区别（见表1）。1.3.2 气候倾向率
气候倾向率指采用最小二乘法估计降雨侵蚀力与自然时间序列间的线性回归系数，以b×10作为估计值。 线性回归方程为
式中， Ri表示样本量为n的降雨侵蚀力，t 表示Ri所对应的时间，a 为回归常数，b 为回归系
数［23］ 。1.3.3 Mann-Kendal突变检测
Mann-Kendal检验
法［24］ 是目前普遍用于检测气候变化趋势与气候突变的非参数检验方法，本文用其检验各雨量级降雨侵蚀力的变化趋势及时间突变点。2 结果与分析
2.1 年降雨侵蚀力空间分布
图2分别显示了秦岭南北地区年均降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的空间分布特征。 由图2可知，无论是年均降雨侵蚀力，还是各量级降雨侵蚀力均呈现南部高、北部低的特点。 大致以秦岭为界，秦岭以北年均降雨侵蚀力东部高、中西部低，并在武功形成低值中心，年均降雨侵蚀力低于4 000 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 ；中雨降雨侵蚀力低于750 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，呈东部平原低、中西部高的特征；大雨侵蚀力全区基本一致，为400~ 1 200 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；暴雨侵蚀力与年均降雨侵蚀力分布一致，呈东部平原高、中西部低的特征，三门峡以东暴雨侵蚀力为1 000~2 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，三门峡以西低于1 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；秦岭以北大雨和暴雨侵蚀力对年均降雨侵蚀力贡献较大。 巴巫谷地年均降雨侵蚀力较高，高于4 800 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，中雨降雨侵蚀力高于1 050 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，大雨降雨侵蚀力高于1 600 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，暴雨降雨侵蚀力高于2 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；其中暴雨侵蚀力与年均降雨侵蚀力的空间分布一致，在巴巫谷地西部四川盆地东北处形成高值中心，与刘斌涛等［4］ 的研究结果一致，中雨、大雨侵蚀力与年均降雨侵蚀力空间分布存在差异，在长江流经巫山地段形成高值中心；巴巫谷地暴雨侵蚀力对年均降雨侵蚀力贡献较大。 秦岭南坡年均降雨侵蚀力为2 000~4 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，东部平原降雨侵蚀力高于中西部山地，且在中部镇安-商州段形成低值中心；中雨降雨侵蚀力东部较低，中部在佛坪-镇安段形成高值带，为750~900 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；大雨降雨侵蚀力除西北角低于800 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 外，其余均在800~1 400 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；暴雨侵蚀力东部较高，为1 500~2 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，中部镇安-商州段与年均降雨侵蚀力分布一致，形成低值中心，低于1 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；则秦岭南坡暴雨及大雨对年均降雨侵蚀力的贡献较大。 汉水流域年均降雨侵蚀力区域差异明显，为3 200~7 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，呈东南部、南部较高，中部两湖平原段较低的特征；中雨、大雨侵蚀力的空间分布一致，均呈东部、南部高于北部的特征；暴雨侵蚀力在大巴山背阴坡段形成低值中心，低于1 500 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ；综合以上分析得到，汉水流域年均降雨侵蚀力受大雨、暴雨侵蚀力的综合影响，大巴山段年均降雨侵蚀力受暴雨侵蚀力的影响较大； 秦岭南北地区降雨侵蚀力的空间分布与年降水量的空间分布一致，在大巴山南坡、秦岭南坡的迎风坡、东部平原段形成较高的降雨侵蚀力中心。2.2 降雨侵蚀力的变化趋势
2.2.1 降雨侵蚀力年际变化特征
由表2可知，各区域年均降雨侵蚀力表现为巴巫谷地>汉水流域>全区>秦岭南坡>秦岭以北，年均降雨侵蚀力的分布特征与图2显示的秦岭南北地区各区域的分布情况一致。 秦岭南北地区降雨侵蚀力在过去58 a整体呈上升趋势，变化倾向率为29.51 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，未通过显著性检验。 各区域中,秦岭以北降雨侵蚀力呈下降趋势，气候倾向率为-18.59 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；秦岭以南各区域降雨侵蚀力近58 a均呈增加趋势，气候倾向率秦岭南坡（55.53 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a）>汉水流域（45.52 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a）>巴巫谷地（41.62 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a）。 秦岭以南年均降雨侵蚀力标准差均高于秦岭以北，各区域的变差系数均高于全区平均变差系数。 其中巴巫谷地年均降雨侵蚀力最高，为6 428 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，而变差系数最低，为0.20；秦岭以北年均降雨侵蚀力最低，为2 251 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，而变差系数却略低于汉水流域，居第2，为0.24。从不同年代年均降雨侵蚀力（见表2与图3）看，全区与秦岭以南各区域年际变化趋势基本一致，1960―1980年，秦岭以南各区域年均降雨侵蚀力呈微弱下降趋势，1980―2010年，秦岭以南各区域年均降雨侵蚀力波动变化明显，呈“上升-下降-上升”趋势，2010年后，巴巫谷地继续呈上升趋势，全区、秦岭南坡与汉水流域与之相反，呈下降趋势；秦岭以北各年代年均降雨侵蚀力变化趋势与秦岭以南存在差异，1960s，1990s，2000s低于多年均值，1970s，1980s，2010s高于多年均值，其变化趋势展现为秦岭以北1960―1980年年均降雨侵蚀力呈上升趋势，1980―2000年年均降雨侵蚀力呈下降趋势，2000年后年均降雨侵蚀力呈上升趋势。
图3 1960―2017年秦岭南北地区不同区域降雨侵蚀力的年际变化
Fig.3 Temporal variation of rainfall erosivity of different natural zones in the northern and southern regions of Qinling mountains from 1960 to 2017
表2 秦岭南北不同区域的降雨侵蚀力变化特征
Table 2 Rainfall erosivity temporal variations of different natural zones in the northern and southern regions of Qinling mountains
侵蚀力类型 区域 10 a平均/
(MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 )标准差 变差
系数
气候10 a倾向率/
(MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 )年均降雨侵蚀力 全 区 4 089 769 0.19 27.51 秦岭以北 2 251 533 0.24 -18.59 秦岭南坡 3 363 785 0.23 55.53 汉水流域 4 722 1 162 0.25 45.52 巴巫谷地 6 428 1 284 0.20 41.62 中雨侵蚀力 全 区 982 121 0.12 -16.77 秦岭以北 650 132 0.20 -16.76 秦岭南坡 891 164 0.18 -6.24 汉水流域 1 081 152 0.14 -11.11 巴巫谷地 1 390 181 0.13 -34.1 9* 大雨侵蚀力 全 区 1 380 255 0.18 16.29 秦岭以北 847 245 0.29 6.85 秦岭南坡 1 239 350 0.28 5.94 汉水流域 1 506 350 0.23 27.17 巴巫谷地 2 076 367 0.18 23.59 暴雨侵蚀力 全 区 1 727 512 0.30 27.99 秦岭以北 754 340 0.45 -8.68 秦岭南坡 1 233 511 0.41 55.84 汉水流域 2 135 824 0.39 29.46 巴巫谷地 2 962 1 022 0.34 52.22 注：* 表示通过0.05的显著性检验。
从秦岭南北地区不同雨量所产生的降雨侵蚀力变化特征看，全区中雨侵蚀力年际变化呈下降趋势，气候倾向率为-16.77 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，其中巴巫谷地下降尤为明显，超过全区的气候倾向率，为-34.19 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a. 秦岭南北4区域，中雨侵蚀力的变差系数由南向北递增，说明中雨侵蚀力的年际变化特征越向北越明显。 除秦岭南坡外，其余3区与全区中雨侵蚀力的波动变化一致，大体可划分为4个时间段：1960―1980年、1980―1990年、1990―2010年、2010年后，相应的变化趋势为“下降-上升-下降-上升”；秦岭南坡1960―1990年呈下降趋势，1990年后呈上升趋势。 全区大雨侵蚀力年际变化呈上升趋势，气候倾向率为16.29 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，尤以汉水流域最为明显，气候倾向率为27.17 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a. 秦岭以北大雨侵蚀力增加趋势较小，但变差系数最大，说明秦岭以北大雨侵蚀力的年际变化波动明显。 全区及各区域波动变化趋势一致，为“1960―1990年上升-1990―2000年下降-2000年后上升”，其中秦岭南坡2010年年际均值出现微弱下降。 全区暴雨侵蚀力年际变化呈上升趋势，气候倾向率为27.99 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，秦岭以北暴雨侵蚀力呈下降趋势，气候倾向率为-8.68 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，秦岭以南3区域暴雨侵蚀力均呈上升趋势，气候倾向率秦岭南坡（55.84 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a）>巴巫谷地（52.22 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a）>汉水流域（29.46 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a ）。 秦岭以南以上升变化为主，波动趋势一致；秦岭以北波动变化幅度较小。2.2.2 降雨侵蚀力的突变特征
图4为秦岭南北地区各量级降雨侵蚀力和年均降雨侵蚀力的突变趋势特征。 由图4可知，1960―2017年秦岭南北地区年均降雨侵蚀力、大雨侵蚀力、暴雨侵蚀力三者UF曲线呈基本一致的变化趋势，除暴雨侵蚀力在1984年通过P=0.05检验外，均未发生显著性突变，但UF与UB曲线均存在多个交点，表明年均降雨侵蚀力、大雨侵蚀力、暴雨侵蚀力的年际变化波动强烈；1960―1965年呈上升趋势，1965―1980年波动下降，1980―1985年又开始上升，1985至20世纪初呈下降趋势，20世纪开始呈稳步上升趋势，这在一定程度上表明，大雨、暴雨产生的降雨侵蚀力很大程度上会影响年均降雨侵蚀力的大小。 中雨侵蚀力，1965年后一直呈下降趋势，且UF与UB曲线在1972年出现交点，在2007年通过P=0.05的显著性检验，即中雨侵蚀力从1972年开始发生突变，且在2007年后下降趋势显著。
2.2.3 降雨侵蚀力的空间变化趋势特征
图5给出了秦岭南北地区各量级降雨产生的降雨侵蚀力气候倾向率变化趋势空间分布图。 从图5中可以看出，在秦岭南北大部分地区年降雨侵蚀力随时间呈增长趋势，增长明显区主要集中于巴巫谷地、汉水流域中部、秦岭南坡与汉水流域交界东南角及秦岭以北部分地区，尤在巴中、阆中、驻马店等地形成高值中心，其年均降雨侵蚀力变化倾向率高于180 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；年均降雨侵蚀力减弱区主要分布在研究区西部、秦岭以北中部汾河入黄交界处、汉水流域丹江口水库周边及南阳盆地，且在河流交汇处形成低值中心，其年均降雨倾向率低于-30 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a。 中雨侵蚀力呈增强变化与减弱变化的面积基本相同，研究区东部（除巴巫谷地、汉水流域东南角）、西部（武都-略阳-广元段）呈增强趋势，研究区中西部呈减弱趋势，尤以巴中、华山最为明显，其中雨侵蚀力变化趋势低于-45 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a。 大雨侵蚀力在秦岭南北大部分地区呈增长趋势，秦岭以北与秦岭南坡大雨侵蚀力变化趋势主要为0~30 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，在西安、三门峡、商州、栾川等地大雨侵蚀力变化趋势较大，增幅在30~60 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；汉水流域与巴巫谷地大雨侵蚀力增幅较大，变化趋势高于30 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，尤以在汉水流域南阳盆地、巴巫谷地巫山南坡、达县的变化趋势较高，高于60 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；大雨侵蚀力主要在研究区西部地区呈减弱趋势，其中广元、阆中地区的大雨侵蚀力变化趋势大于-30 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，秦岭以北长武、新乡等地也呈减弱趋势。 暴雨侵蚀力在秦岭南北大部分地区也呈增强趋势，空间分布大致与年均降雨侵蚀力变化趋势一致，与中雨降雨侵蚀力的变化趋势分布相反；秦岭以北以汾河为界，汾河周围及汾河东部暴雨侵蚀力呈下降趋势，变化趋势为0~ -70 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，汾河西部呈增长趋势，变化趋势为0~70 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；秦岭南坡东部平原段主要以下降趋势为主，而东部边缘（西华、许昌）呈上升趋势；秦岭南坡中西部山地段主要呈上升趋势，其中佛坪-安康段暴雨侵蚀力变化趋势高于周边，气候倾向率为70~140 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；汉水流域大巴山南坡、汉中盆地、钟祥-广水段暴雨侵蚀力变化倾向率高于70 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，两湖平原、丹江口水库、南阳盆地呈减少趋势，尤以信阳最为明显，变化趋势低于-70 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a；巴巫谷地除巴东呈减少趋势外，其他地区基本都呈增长趋势，其中四川盆地西北角增长趋势较快，高于140 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a。 总体来看，年均降雨侵蚀力及各级降雨产生的降雨侵蚀力在秦岭南北大部分地区呈增长趋势，大雨、暴雨所产生的降雨侵蚀力变化趋势较中雨侵蚀力大。2.3 降雨侵蚀力变化特征的影响因素
从表3中可以看出，秦岭南北地区各量级降雨侵蚀力均与各量级侵蚀性降雨量呈显著正相关。 秦岭南北地区地形地貌复杂，从表4可以看出，秦岭南北地区不同雨量级降雨侵蚀力1960―2017年趋势系数与地形存在相关性。 年均降雨侵蚀力与地形高程（0~200 mm）呈负相关，拟合线性方程的斜率为-1.07，且通过P=0.05的显著性检验；与地形高程（＞200 mm）呈正相关，尤以高程大于1 000 mm时最为明显。 中雨侵蚀力与低于200 mm的地形呈正效应，与高于200 mm的地形呈负效应。 大雨侵蚀力与地形高程线性关系较弱，其与地形高程低于200 mm的研究区呈正效应，与山地丘陵区呈负效应。 暴雨侵蚀力与0~200 mm地形高程的地区呈负效应，与地形高程大于200 mm的地区呈正效应，当地形高程超过1 000 mm时，暴雨侵蚀力极易增大。 研究区东部地形较平坦，多为平原区，中部、南部（巴巫谷地、汉水流域中部）多以山地丘陵为主，西部以高山为主，这一地形分布与侵蚀性降水量分布对不同量级降雨侵蚀力的空间变化趋势有较大影响。
表3 秦岭南北地区降雨侵蚀力与侵蚀性降雨量的线性关系(southern regions of Qinling mountains)
Table 3 Linear relationship between rainfall erosivity and erosive rainfall in the northern and(southern regions of Qinling mountains)
侵蚀性降雨量/mm 年均降雨侵蚀力斜率 中雨侵蚀力斜率 大雨侵蚀力斜率 暴雨侵蚀力斜率 年均雨量 10.0 9** - - - 中雨量 - 6.3 5** - - 大雨量 - - 8.5 0** - 暴雨量 - - - 11.7 4** 注：**表示通过0.01的显著性检验。
表4 秦岭南北地区降雨侵蚀力变化趋势与地形(高程的线性关系)
Table 4 The linear relationship between the change trend of rainfall erosivity and topographic elevation in the northern and southern regions of Qinling mountains(高程的线性关系)
地形高程
/m
年均降雨侵蚀力斜率 中雨侵蚀力斜率 大雨侵蚀力斜率 暴雨侵蚀力斜率 0 ~200 -1.0 7* 0.05 0.10 -1.22 200~1 000 0.03 -0.01 -0.07 0.11 > 1 000 1.7 4* -0.02 0.00 0.5 7* 注：*表示通过0.05的显著性检验。
3 结论与讨论
3.1 1960―2017年秦岭南北地区年均降雨侵蚀力与不同雨量产生的降雨侵蚀力在空间上均呈南部高、北部低的特征，与降雨量空间分布一致。 秦岭以北年均降雨侵蚀力低于4 000 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 ，呈东部高、中西部低的特征。不同雨量产生的降雨侵蚀力表现为大雨侵蚀力（800~1 200 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ）>暴雨侵蚀力（低于 1 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ）>中雨侵蚀力（低于750 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ）。 秦岭南坡年均降雨侵蚀力主要为2 000~4 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，呈现东部平原高于中西部山地的特征，大雨与暴雨产生的侵蚀力影响较大。 汉水流域年均降雨侵蚀力为3 200~7 000 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，呈现东南部、南部较高，中部两湖平原段较低的特征，不同雨量产生的降雨侵蚀力对区域均有较大影响。 巴巫谷地年均降雨侵蚀力高于4 800 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 ，在四川盆地东北处形成高值中心，以暴雨侵蚀力对区域影响最为明显。3.2 1960-2017年秦岭南北地区年均降雨侵蚀力整体呈上升趋势，变化倾向率为27.51 MJ·mm·h
m-2 ·h-1 ·a-1 /10 a。 以秦岭为界，秦岭以北年均降雨侵蚀力呈减弱趋势，秦岭以南各区域年均降雨侵蚀力均呈增强趋势。 其中，秦岭以北年均降雨侵蚀力值最低，但变差系数较高；巴巫谷地年均降雨侵蚀力值最高，但变差系数最低。 秦岭南北地区中雨侵蚀力年际变化呈下降趋势，气候倾向率为-16.77 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，秦岭以北、巴巫谷地下降尤为明显；大雨侵蚀力全区年际变化呈上升趋势，气候倾向率为16.29 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，尤以秦岭以北波动最为明显，汉水流域增长趋势显著；暴雨侵蚀力全区年际变化呈上升趋势，气候倾向率为27.99 MJ·mm·hm-2 ·h-1 ·a-1 /10 a，但秦岭以北暴雨侵蚀力呈下降趋势。 秦岭以南秦巴山区1961―2011年极端降水发生频次呈上升趋势［25］ ，极端大雨及暴雨极易在山区诱发滑坡、泥石流等灾害，且有研究指出，四川盆地以东、大巴山、巫山段安康南部山区为山洪灾害高发区［26,27］ ，而秦岭以南大雨、暴雨侵蚀力的增强在一定程度上为滑坡泥石流等地质灾害提供了条件，故秦岭以南应重视大雨、暴雨对土壤侵蚀的潜在风险。 秦岭以北为黄土高原区，黄土具有结构疏松、无层理，遇水具有湿陷性等特性［28］ ，关中盆地黄土塬边，黄土梁峁、丘陵区及秦岭北坡等区域均为滑坡多发地段［29］ ，而秦岭以北大雨侵蚀力的增强则会加剧滑坡的发生，故秦岭以北应重点关注大雨造成的土壤侵蚀风险。3.3 秦岭南北地区年均降雨侵蚀力、大雨侵蚀力、暴雨侵蚀力在过去58 a虽未发生突变，但波动变化明显；中雨侵蚀力在1972年开始发生突变，呈减弱趋势，且在2007年达到显著水平。
3.4 秦岭南北地区年均降雨侵蚀力与不同雨量产生的降雨侵蚀力变化趋势空间差异明显，年均降雨侵蚀力、暴雨降雨侵蚀力的增强区主要集中在研究区东部边缘与中西部山地，下降区主要集中于研究区东部平原、西部嘉陵江周围。中雨侵蚀力增减区与年均降雨侵蚀力增减区相反。除研究区西部边缘外，其他地区的大雨侵蚀力基本呈增强趋势，这一变化趋势与地形高程、降水量存在较强的关系。而滑坡、泥石流等灾害在中低山区发生频率较
高［30］ ，研究区东部边缘、中西部山地多为中低山区与丘陵区，故这些区域应提前制定好应对大雨、暴雨造成土壤侵蚀风险的保护措施。参考文献(Reference)
- 1
中华人民共和国水利部. 2016年中国水土保持公报[R].北京：中华人民共和国水利部，2017-09-18.
The Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China.China Soil and Water Conservation Bulletin 2016[R].Beijing：The Ministry of Water Resource of People's Republic of China,2017-09-18.
- 2
孙泉忠, 王朝军, 赵佳,等.中国降雨侵蚀力R指标研究进展[J]. 中国农学通报, 2011, 27(4):1-5.
SUN Q Z, WANG C J, ZHAO J, et al.Research evolution of rainfall erosivity( R) in China[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011，27(4) : 1-5.
- 3
章文波, 谢云, 刘宝元.降雨侵蚀力研究进展[J]. 水土保持学报, 2002, 16(5):43-46. DOI：10.3321/j.issn:1009-2242.2002.05.058
ZHANG W B，XIE Y，LIU B Y.Research evolution of rainfall erosivity[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2002,16(5) : 43-46. DOI：10.3321/j.issn:1009-2242.2002.05.058
- 4
刘斌涛, 陶和平, 宋春风,等.我国西南山区降雨侵蚀力时空变化趋势研究[J]. 地球科学进展, 2012, 27(5):499-509.DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.05.0499
LIU B T, TAO H P, SONG C F, et al.Temporal and spatial variations of rainfall erosivity in southwest china from 1960 to 2009[J]. Advances in Earth Science, 2012, 27(5):499-509.DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2012.05.0499
- 5
赵平伟, 郭萍.1980—2013年滇西北地区降雨侵蚀力变化特征[J]. 地理科学, 2015, 35(10):1306-1311.DOI：10.13249/j.cnki.sgs.2015.10.013
ZHAO P W, GUO P. Spatial and temporal variations of rainfall erosivity in northwest Yunnan province[J]. Scientia Geographical Sinica, 2015, 35(10):1306-1311. DOI：10.13249/j.cnki.sgs.2015.10.013
- 6
陶望雄, 马亚鑫, 张杰,等.渭河流域降雨侵蚀力时空分布特征[J]. 水土保持通报, 2016, 36(6):110-114.DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2016.06.018
TAO W X, MA Y X, ZHANG J, et al.Spatial and temporal variations of rainfall erosivity in Weihe River basin[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016, 36(6):110-114.DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2016.06.018
- 7
李静, 刘志红, 李锐.黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究[J]. 水土保持通报, 2008, 28(3):124-127. DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2008.03.025
LI J, LIU Z H, LI R.Temporal and spatial characteristics of rainfall erosivity with different geomorphology types on the Loess Plateau[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2008, 28(3):124-127. DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2008.03.025
- 8
胡琳, 苏静, 桑永枝,等.陕西省降雨侵蚀力时空分布特征[J]. 干旱区地理, 2014, 37(6):1101-1107.DOI：10.13826/j.cnki.cn65-1103/x.2014.06.002
HU L, SU J, SANG Y Z, et al.Spatial and temporal characteristics of rainfall erosivity in Shaanxi province[J]. Arid Land Geography, 2014, 37(6):1101-1107.DOI：10.13826/j.cnki.cn65-1103/x.2014.06.002
- 9
刘斌涛, 陶和平, 宋春风,等.1960—2009年中国降雨侵蚀力的时空变化趋势[J]. 地理研究, 2013, 32(2):245-256. DOI: 10.11821/yj2013020005
LIU B T, TAO H P, SONG C F, et al.Temporal and spatial variations of rainfall erosivity in China during 1960 to 2009[J]. Geographical Research, 2013, 32(2):245-256. DOI: 10.11821/yj2013020005
- 10
范建容, 严冬, 郭祥.GIS支持下的长江上游降雨侵蚀力时空分布特征分析[J]. 水土保持研究, 2010, 17(1):92-96.
FAN J R, YAN D, GUO X.Spatial and temporal distribution of rainfall erosivity based on GIS in the upper Yangtze River basin[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2010, 17(1):92-96.
- 11
张家其, 龚箭, 吴宜进.基于日降雨数据的湖北省降雨侵蚀力初步分析[J]. 长江流域资源与环境, 2014, 23(2):274-280. DOI：10.11870/cjlyzyyhj201402017
ZHANG J Q, GONG J, WU Y J.A preliminary study on rainfall erosion force in Hubei Base done the data of daily rainfall[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2014, 23(2):274-280.DOI：10.11870/cjlyzyyhj201402017
- 12
WISCHMEIER W H, SMITH D D.Rainfall energy and its relationship to soil loss[J]. Eos Transactions American Geophysical Union, 1958, 39(2):285-291.DOI：10.1029/TR039i002p00285
- 13
WISCHMEIER W H.A rainfall erosion index for a universal soil-loss equation[J]. Proc Soil Science Society of America, 1959, 23(3):246-249.DOI:10.2136/sssaj1959.03615995002300030027x
- 14
伍育鹏, 谢云, 章文波.国内外降雨侵蚀力简易计算方法的比较[J]. 水土保持学报, 2001, 15(3):31-34.DOI:10.3321/j.issn:1009-2242.2001.03.009
WU Y P, XIE Y, ZHANG W B.Comparison of different methods for estimating average annual rainfall erosivity[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2001, 15(3):31-34.DOI：10.3321/j.issn:1009-2242.2001.03.009
- 15
LEE J H, HEO J H.Evaluation of estimation methods for rainfall erosivity based on annual precipitation in Korea[J]. Journal of Hydrology, 2011, 409(1):30-48.DOI: 10.1016/j.jhydrol.2011.07.031
- 16
RICHARDSON C W, FOSTER G R, WRIGHT D A. Estimation of erosion index from daily rainfall amount[J]. Transactions of the ASAE, 1983, 26(1):153-156. DOI:10.13031/2013.33893
- 17
殷水清, 谢云, 王春刚.用小时降雨资料估算降雨侵蚀力的方法[J]. 地理研究, 2007, 26(3):541-547.DOI：10.3321/j.issn:1000-0585.2007.03.015
YIN S Q, XIE Y, WANG C G.Calculation of rainfall erosivity by using hourly rainfall data[J]. Geographical Research, 2007, 26(3):541-547.DOI：10.3321/j.issn:1000-0585.2007.03.015
- 18
章文波, 付金生.不同类型雨量资料估算降雨侵蚀力[J]. 资源科学, 2003, 25(1):35-41.DOI：10.3321/j.issn:1007-7588.2003.01.006
ZHANG W B, FU J S.Rainfall erosivity estimation under different rainfall amount [J]. Resources Science，2003，25(1) : 35-41.DOI：10.3321/j.issn:1007-7588.2003.01.006
- 19
YU B.Rainfall erosivity and its estimation for Australia's tropics[J]. Soil Research, 1998, 36(1):143-165.DOI: 10.1071/S97025
- 20
HASHIM G M, YU B.Estimating the R-factor with limited rainfall data: A case study from Peninsular Malaysia[J]. Journal of Soil & Water Conservation, 2001, 56(2):101-105.
- 21
章文波, 谢云, 刘宝元.中国降雨侵蚀力空间变化特征[J]. 山地学报, 2003, 21(1):33-40. DOI：10.3969/j.issn.1008-2786.2003.01.005
ZHANG W B，XIE Y，LIU B Y. Spatial distribution of rainfall erosivity in China[J]. Journal of Mountain Science, 2003, 21(1):33-40.DOI：10.3969/j.issn.1008-2786.2003.01.005
- 22
赵平伟, 郭萍, 李成武,等.云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(12):2135-2141. DOI：10.11870/cjlyzyyhj201512018
ZHAO P W , GUO P, LI C W, et al.Characteristic analysis of rainfall erosivity at each level in Yunnan province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2015, 24(12):2135-2141.DOI：10.11870/cjlyzyyhj201512018
- 23
LIN X D, YIN Z Y, SHAO X M, et al.Temporal trends and variability of daily maximum and minimum, extreme temperature events, and growing season length over the eastern and central Tibetan Plateau during 1961–2003[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2006, 111(D19):D19109.DOI: 10.1029/2005JD006915
- 24
王蒙, 殷淑燕.近52 a长江中下游地区极端降水的时空变化特征[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(7):1221-1229. DOI：10.11870/cjlyzyyhj201507020
WANG M, YIN S Y.Spatio-temporal variations of the extreme precipitation of middle and lower reaches of the Yangtze river in recent 52 years[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2015, 24(7):1221-1229. DOI：10.11870/cjlyzyyhj201507020
- 25
杨波, 张勃, 安美玲,等.1961—2011年秦巴山区极端降水事件的时空特征分析[J]. 水土保持研究, 2014, 21(1):110-116. DOI：10.13869/j.cnki.rswc.2014.01.022
YANG B, ZHANG B, AN M L, et al.Spatio-temporal characteristic of precipitation extremes in the Qinba mountains region during 1961—2011[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2014, 21(1):110-116. DOI：10.13869/j.cnki.rswc.2014.01.022
- 26
周建琴, 庞占龙, 蔡强国,等.长江流域不同类型山洪灾害易发区划分[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(11):56-64. DOI：10.13332/j.1000-1522.20170169
ZHOU J Q, PANG Z L, CAI Q G, et al.Susceptibility zoning of different types of mountain torrent disasters in the Yangtze River Basin of southern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(11):56-64.DOI：10.13332/j.1000-1522.20170169
- 27
董妍, 凤乃杰, 杨艳超.陕西省安康市南部地区极端气象因素诱发泥石流地质灾害的探讨[J]. 科技资讯, 2013(36):235-238.DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2013.36.177
DONG Y, FENG N J, YANG Y C.Discussion on geological disaster caused by extreme meteorological factors in the southern area of Ankang city in Shaanxi province[J]. Science & Technology Information, 2013(36):235-238.DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2013.36.177
- 28
伍光和.自然地理学[M]. 北京：高等教育出版社, 2000.
WU G H.Physical Geography[M]. Beijing:Higher Education Press, 2000.
- 29
王佳运, 张成航, 高波,等.陕西省特大型滑坡空间分布规律与类型划分[J]. 水土保持研究, 2017, 24(2):359-364. DOI：10.13869/j.cnki.rswc.2017.02.059
WANG J Y, ZHANG C H, GAO B, et al.Spatial distribution and type classification of super large landslides in Shaanxi province[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2017, 24(2):359-364. DOI：10.13869/j.cnki.rswc.2017.02.059
- 30
强菲, 赵法锁, 党亚倩.陕南秦巴山区地质灾害与影响因素的相关性分析[J]. 南水北调与水利科技, 2015, 13(3):557-562.DOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2015.03.035
QIANG F, ZHAO F S, DANG Y Q.Correlation analysis between geological hazards and impact factors in Qinling-Daba mountainous of south Shaanxi province[J]. South-to-North Water Transfers Water and Science & Technology, 2015, 13(3):557-562.DOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2015.03.035
- 1
摘要
基于秦岭南北地区1960―2017年47个气象站点逐日降雨资料，根据章文波提出的日降雨侵蚀力模型估算降雨侵蚀力，并采用气候倾向率、反距离权重插值及Mann-Mendal突变检验等方法分析秦岭南北地区近58 a年均降雨侵蚀力与不同量级降雨侵蚀力的时空变化特征。 结果表明：（1） 1960―2017年秦岭南北地区年均降雨侵蚀力与不同雨量产生的降雨侵蚀力均呈由南向北递减的特征。（2）近58 a，秦岭南北地区年均降雨侵蚀力、大雨与暴雨侵蚀力年际变化呈增长趋势，未通过突变检测；中雨侵蚀力呈减弱趋势，在1972年发生突变且在2007年后达到显著；其中秦岭以北年均降雨侵蚀力、中雨侵蚀力、暴雨侵蚀力均呈下降趋势，且年际波动程度较大，秦岭以南年均降雨侵蚀力及大雨、暴雨侵蚀力均呈上升趋势。（3）秦岭南北地区年均降雨侵蚀力变化趋势空间差异显著，明显增长区集中于汉中盆地与巴巫谷地，减少区集中于西部嘉陵江、秦岭以北汾河入黄河交界、汉水流域两湖平原；且不同量级侵蚀力呈增长趋势的面积大小依次为大雨侵蚀力>暴雨侵蚀力>中雨侵蚀力。
Abstract
Based on the daily rainfall data of 47 meteorological sites in the northern and southern regions of Qinling mountains，the annual average rainfall erosivity of the northern and southern regions of Qinling mountains is calculated following the rainfall erosivity model proposed by ZHANG which was set up on the basis of daily rainfall. The spatio-temporal characteristics of rainfall erosivity of different rainfalls in the study are analyzed by adopting the climate trend rate, inverse distance weight interpolation and Mann-Mendal mutation test. It shows: (1)The annual average rainfall erosivity due to different rainfalls in the concerned area from 1960 to 2017 exhibits a decreasing feature from south to north. (2)The interannual changes of the annual average rainfall erosivity, the erosivity due to rainstorm and heavy rain in the past 58 years shows an increasing trend, which fails to be detected by mutations. The erosivity due to moderate rain shows a decreasing trend. The mutation occurred in 1972, it reached a significant value after 2007. The annual average rainfall erosivity and storm erosivity in the northern region of the Qinling mountains exhibits a downward trend, and the degree of interannual fluctuations is relatively large. However, these parameters in the southern regions of the Qinling mountains demonstrates an opposite trend. (3)The average annual rainfall erosivity in the study shows a significant spatial variation. The obvious growth areas are concentrated in the Hanzhong basin and the Bawu valley. The reduction areas are concentrated in the western Jialing River , the junction of the Fen River and the Yellow River, as well as the two lake plains. The size of the area where the erosivity showed a growth trend presents a correspondence with the amount of the rainfall: heavy rainfall>rainstorm >moderate rain.
水土流失是导致土壤退化的主要原因，根据《第一次全国水利普查水土保持情况公报》，截至2011年12月31日，全国水土流失总面积达2.9491×1
秦岭是我国重要的地理分界线，南北地区的地形地貌、气候类型差异较大。 秦岭以南汉水流域上游和巴巫谷地、秦岭以北黄土高原等地区均为我国水土流失重灾区，降雨侵蚀力研究对秦岭南北地区土壤侵蚀与水土流失监测有重要意义。 目前，秦岭南北地区降雨侵蚀力问题已受众多学者的关注。 研究指出：秦岭以北大部分地区降雨侵蚀力呈不同速率减缓，黄土高原、关中平原降雨侵蚀力主要集中于汛期（7―9月），秦岭北麓5―10月均有可能产生，且降雨侵蚀力潜在危险由南向北递
![图5
秦岭南北地区降雨侵蚀力10 a变化趋势[%]空间分布](1008-9497-2019-46-3-380/alternativeImage/c4252963-966e-4518-892e-d47dd29a82b9-F005.jpg)
