索笑穎, 劉玉春, 趙光耀, 田國(guó)純, 張衛(wèi)平, 白龍飛

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院， 河北 保定 071001; 2.河北省桃林口水庫(kù)管理局， 河北 秦皇島 066400)

水土資源是人類(lèi)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是不可替代的自然資源。水土流失會(huì)造成土壤退化，土地生產(chǎn)力降低，農(nóng)作物減產(chǎn)，危害地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還會(huì)對(duì)全球氣候造成嚴(yán)重影響。在全球氣候變化中，降水變化對(duì)土壤侵蝕的影響很大[1]。中國(guó)是水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一，根據(jù)公布的全國(guó)第2次遙感調(diào)查結(jié)果[2]，中國(guó)的水土流失面積達(dá)3.56×106km2，占國(guó)土面積的37%，其中水力侵蝕面積達(dá)1.65×106km2。河北省水土流失面積為6.30×108km2，占河北省總面積的33%。河北省的土壤侵蝕類(lèi)型主要為水力侵蝕，水蝕面積占全省侵蝕面積的86.8%，河北省山區(qū)是該省水土流失較為嚴(yán)重的地區(qū)，年降雨量較多，水力侵蝕作用強(qiáng)烈。水土流失對(duì)河北省山區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、水土流失監(jiān)控以及水土流失防治措施的制定均有不同程度的影響，因此分析河北省山區(qū)降雨侵蝕力的時(shí)空變化特征對(duì)減少水土流失、保護(hù)下游水源以及加快地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。降雨侵蝕力是引起土壤侵蝕的潛在能力，降雨侵蝕力因子(erosivity factor of rainfall，R)是評(píng)價(jià)這種潛在能力的一個(gè)動(dòng)力指標(biāo)，是通用土壤流失方程(universal soil losses equation， USLE)或修正土壤流失方程(revised universal soil losses equation， RUSLE)中的一個(gè)首要因子[3]。因此分析降雨侵蝕力的時(shí)空變化特征對(duì)于區(qū)域?qū)崿F(xiàn)土壤侵蝕監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、科學(xué)評(píng)估降雨對(duì)土壤侵蝕的潛在作用以及為科學(xué)制定水土保持規(guī)劃和水土流失治理具有重要意義。Wischmeier等[4]首次提出了提出了降雨侵蝕指數(shù)這一定義，并將EI30作為衡量降雨侵蝕力的指標(biāo)；王萬(wàn)中等[5]在對(duì)全國(guó)各地區(qū)的降雨、徑流資料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，表明EI30作為表征我國(guó)降雨侵蝕力的指標(biāo)，效果相對(duì)最好。

在研究降雨侵蝕力的時(shí)空變化特征時(shí)，不同地區(qū)的降雨侵蝕力模型所選用的指標(biāo)以及參數(shù)都不相同，因此建立適合該地區(qū)的降雨侵蝕力模型顯得尤為重要。目前我國(guó)主要使用的降雨侵蝕力模型主要有日降雨量、月降雨量、年降雨量等模型。Richardson[6]以日雨量常規(guī)資料建立了美國(guó)的降雨侵蝕力模型；Renard[7]建立的降雨侵蝕力模型綜合使用了年降雨量和月降雨量；章文波等[8]的研究表明，基于日雨量的簡(jiǎn)易算法計(jì)算侵蝕力的精度明顯最高；Yu和Rosewell等[9]利用日降雨模型并引入余弦函數(shù)對(duì)降雨進(jìn)行分析；邵袆婷等[10]利用日降雨模型對(duì)秦巴山區(qū)降雨侵蝕力進(jìn)行分析。對(duì)于河北省山區(qū)水土流失方面的研究，錢(qián)金平等[2]對(duì)河北省山區(qū)水土流失現(xiàn)狀及其成因進(jìn)行了分析，趙光耀[11]對(duì)唐秦地區(qū)侵蝕性降雨及降雨侵蝕力進(jìn)行分析，基于這一基礎(chǔ)來(lái)研究河北省山區(qū)降雨侵蝕力時(shí)空分布特征。空間分布一般選取插值法進(jìn)行分析，本研究選取反距離權(quán)重法進(jìn)行分析。時(shí)間趨勢(shì)分析中判斷突變主要有兩種方法分別為M-K檢驗(yàn)法和滑動(dòng)t檢驗(yàn)法，其中M-K檢驗(yàn)法其樣本不需要服從某種分布，不受少數(shù)異常數(shù)值的干擾，定量化程度高，檢測(cè)范圍廣，計(jì)算方便[12-16]。故本文根據(jù)2000—2018年河北省山區(qū)21個(gè)站點(diǎn)的日降雨資料，利用克里金插值法分析河北省山區(qū)空間分布特征，利用線性回歸法、3 a滑動(dòng)平均法、小波分析和M-K檢驗(yàn)法分析河北省山區(qū)降雨侵蝕力變化趨勢(shì)，為了解該地區(qū)氣候變化特征，充分認(rèn)識(shí)和利用降雨資源，為水資源可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)[17]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

河北省山區(qū)主要包括燕山和太行山兩大山脈，燕山為侵蝕剝蝕中山，山體呈東西走向，山勢(shì)陡峭。地勢(shì)西北高，東南低。北緩南陡，溝谷狹窄，地表破碎，雨裂沖溝眾多。地質(zhì)結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，具備典型喀斯特鐘乳巖地層，石灰?guī)r、千頁(yè)巖、板巖、海蝕巖等巖石資源豐富。地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年均溫6～10 ℃，1月均溫-12～-6 ℃，7月20～25 ℃。10 ℃以上持續(xù)期195～205 d，活動(dòng)積溫2 600～3 800 ℃。燕山南麓是河北省多雨地帶之一，年降水量700 mm左右，流水侵蝕作用強(qiáng)烈。燕山附近水系發(fā)達(dá)，河流廣布，主要有洋河、潮白河和灤河等。河流多與山脈直交，切穿山地形成南北交通孔道，亦為重要關(guān)隘，如古北口、喜峰口等，植被以落葉闊葉林為主[18]。太行山山勢(shì)東陡西緩，山脈地質(zhì)基底是復(fù)式單斜褶皺。東側(cè)為斷層構(gòu)造，相對(duì)高差達(dá)1 500～2 000 m，山前發(fā)育典型的洪積扇以及沖洪積平原。從氣候上看，太行山屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，全年冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨熱同季，雖四季分明，但冬長(zhǎng)夏短。太行山年平均氣溫在10 ℃左右，氣候條件與承德相近。1月份最冷，平均氣溫為-5 ℃，平均最低氣溫在-10 ℃左右；7月份最熱，平均氣溫為23 ℃，平均最高氣溫在28 ℃上下，偶爾會(huì)出現(xiàn)高溫天，但概率較低，植被以落葉闊葉林為主[18]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)包括秦皇島、圍場(chǎng)、宣化、易縣等21個(gè)站點(diǎn)以及北京、延慶、密云等12個(gè)周邊站點(diǎn)2000—2018年的逐日降雨量數(shù)據(jù)，站點(diǎn)分布均勻，數(shù)據(jù)可靠。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

1.3.1 泰森多邊形法 美國(guó)氣候?qū)W家Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量，來(lái)計(jì)算平均降雨量的方法，用多邊形內(nèi)所包含的一個(gè)唯一氣象站的降雨強(qiáng)度來(lái)表示該多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強(qiáng)度，并稱(chēng)此多邊形為泰森多邊形。計(jì)算公式為：

(1)

式中：fi為第i個(gè)雨量站對(duì)應(yīng)的多邊形面積；F為流域面積；n為多邊形個(gè)數(shù)。

1.3.2 降雨侵蝕力計(jì)算 降雨侵蝕力因子R是土壤流失方程里的一個(gè)基本因子。趙光耀[14]通過(guò)對(duì)不同模型對(duì)比選取日降雨模型對(duì)唐秦地區(qū)降雨侵蝕力進(jìn)行分析，基于這一基礎(chǔ)，本文采取基于章文波等[8]提出的降雨侵蝕力模型進(jìn)行計(jì)算。該模型主要利用日降雨資料進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算公式為：

(2)

α=21.586β-7.189 1

(3)

β=0.836 3+18.144/Pd12+24.455/Py12

(4)

式中：Pd12表示日雨量12 mm以上的日平均雨量；Py12表示日雨量12 mm以上的年平均雨量；R是某半月時(shí)段的降雨侵蝕力；n表示半月時(shí)段內(nèi)的天數(shù)；Pk表示半月時(shí)段內(nèi)第k天的侵蝕性日雨量,半月時(shí)段的劃分以每月第15 d為界,每月前15 d作為一個(gè)半月時(shí)段,該月剩下部分作為另一個(gè)半月時(shí)段。趙光耀[11]在研究唐秦地區(qū)侵蝕性降雨及降雨侵蝕力時(shí)利用河北省唐秦水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)分站大暖泉水土流失觀測(cè)場(chǎng)的14號(hào)徑流小區(qū)2005—2017年共13 a的降雨和徑流泥沙觀測(cè)資料來(lái)確定唐秦地區(qū)侵蝕性降雨的雨量標(biāo)準(zhǔn)和雨強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，故本研究參照其雨量標(biāo)準(zhǔn)選取16 mm以上的日平均降雨數(shù)據(jù)作為侵蝕性降雨。

2 結(jié)果與分析

2.1 年內(nèi)降雨侵蝕力的時(shí)間變化

2.1.1 年內(nèi)降雨侵蝕力趨勢(shì)分析 圖1為河北省山區(qū)年降雨侵蝕力趨勢(shì)圖。河北省山區(qū)主要有兩條山脈，分別為燕山山脈和太行山脈。由于燕山山脈和太行山脈走勢(shì)、地質(zhì)構(gòu)造等均有所不同，故單獨(dú)分開(kāi)分析。由圖1可見(jiàn)，燕山山區(qū)多年平均降雨侵蝕力為2 416.49 MJ·mm/(hm2·h)，2012年降雨侵蝕力最高達(dá)3 647.85 MJ·mm/(hm2·h)，高于平均值50.96%；2002年降雨侵蝕力最低為1 693.66 MJ·mm/(hm2·h)，低于平均值29.91%，最高和最低年降雨侵蝕力差值為1 954.19 MJ·mm/(hm2·h)，說(shuō)明近19 a年降雨侵蝕力波動(dòng)幅度較大。年降雨侵蝕力呈現(xiàn)為波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為539.97 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。3 a滑動(dòng)平均曲線[13]分析表明，在2009年出現(xiàn)過(guò)明顯的向上波動(dòng)，在2012年到達(dá)波峰。在2010年后曲線均在多年平均降雨侵蝕力的上方，說(shuō)明這個(gè)時(shí)段的年降雨侵蝕力較歷年偏高，處于侵蝕多發(fā)期，在2000—2010年年降雨侵蝕力均在多年平均降雨侵蝕力之下，說(shuō)明這個(gè)時(shí)段的年降雨侵蝕力較歷年偏低，處于侵蝕少發(fā)期，并且可以推斷出年降雨侵蝕力在2018后繼續(xù)上升。

圖1 河北省山區(qū)年均降雨侵蝕力變化趨勢(shì)

由圖1可見(jiàn)，太行山區(qū)多年平均降雨侵蝕力為2 554.36 MJ·mm/(hm2·h)，2000年降雨侵蝕力最高達(dá)3 599.85 MJ·mm/(hm2·h)，高于平均值41.09%；2014年降雨侵蝕力最低為1 086.90 MJ·mm/(hm2·h)，低于平均值57.45%。年降雨侵蝕力呈現(xiàn)為波動(dòng)下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-36.96 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。近19 a太行山區(qū)3 a滑動(dòng)平均曲線波動(dòng)較平緩，在2005—2010年和2013—2015年滑動(dòng)平均曲線均低于多年平均降雨侵蝕力，說(shuō)明這些時(shí)段的年降雨侵蝕力較歷年偏低，處于侵蝕少發(fā)期，在其他時(shí)間段年降雨侵蝕力均在多年平均降雨侵蝕力之上，說(shuō)明這些時(shí)段的年降雨侵蝕力較歷年偏高，處于侵蝕多發(fā)期，并且可以推斷出年降雨侵蝕力在2018年后繼續(xù)上升。

圖2為燕山山區(qū)季降雨侵蝕力的變化趨勢(shì)。分析圖2可知，春季平均降雨侵蝕力為215.02 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)下降走勢(shì)，氣候傾向率為-0.137 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。2005年最高達(dá)526.13 MJ·mm/(hm2·h)，較平均值高達(dá)144%，2013年最低為0，兩值相差526.13 MJ·mm/(hm2·h)，波動(dòng)幅度很明顯。根據(jù)3 a滑動(dòng)平均曲線在下降過(guò)程中存在1次明顯向上的波動(dòng)，出現(xiàn)在2002年，并在2005年達(dá)到波峰。夏季降雨侵蝕力平均值為1 820.97 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為487.34 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。2012年最高達(dá)2 998.14 MJ·mm/(hm2·h)，2002年最低為1 064.71 MJ·mm/(hm2·h)。根據(jù)3 a滑動(dòng)平均曲線夏季降雨侵蝕力在整體上升的大走勢(shì)中，從2012年開(kāi)始出現(xiàn)了一個(gè)顯著向下的波動(dòng)走勢(shì)，并在2015年達(dá)到峰值，隨后繼續(xù)呈上升走勢(shì)。秋季降雨侵蝕力平均值為394.47 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為53.947 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。在2003年降雨侵蝕力最高達(dá)765.32 MJ·mm/(hm2·h)，2005年最低為117.93 MJ·mm/(hm2·h)。根據(jù)滑動(dòng)平均曲線秋季降雨侵蝕力有1次較為明顯的下降波動(dòng)，出現(xiàn)在2003年。

圖2 燕山山區(qū)季降雨侵蝕力時(shí)間趨勢(shì)

圖3為太行山區(qū)季降雨侵蝕力的變化趨勢(shì)。分析圖3可知，春季平均降雨侵蝕力為274.47 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)上升走勢(shì)，氣候傾向率為99.44 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。2018年最高達(dá)684.04 MJ·mm/(hm2·h)，2000年最低為0，兩值相差684.04 MJ·mm/(hm2·h)，波動(dòng)幅度很明顯。根據(jù)滑動(dòng)曲線，在下降過(guò)程中存在2次明顯向下的波動(dòng)，分別出現(xiàn)在2007年和2013年。夏季降雨侵蝕力平均值為1 859.91 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為33.832 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。2016年最高達(dá)3 071.37 MJ·mm/(hm2·h)，2014年最低為768.24 MJ·mm/(hm2·h)，兩值相差2 303.13 MJ·mm/(hm2·h)，波動(dòng)幅度明顯。根據(jù)滑動(dòng)平均曲線夏季降雨侵蝕力在整體上升的大走勢(shì)中，從2012年開(kāi)始出現(xiàn)了一個(gè)顯著向下的波動(dòng)走勢(shì)，并在2014年達(dá)到峰值，隨后繼續(xù)呈上升走勢(shì)。根據(jù)圖3可知，秋季降雨侵蝕力平均值為420.08 MJ·mm/(hm2·h)，呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-168.72 〔MJ·mm/(hm2·h)〕/10 a。在2003年降雨侵蝕力最高達(dá)1 088.28 MJ·mm/(hm2·h)，2018年最低為62.23 MJ·mm/(hm2·h)，最高值和最低值相差1 026.05 MJ·mm/(hm2·h)。根據(jù)滑動(dòng)平均曲線秋季降雨侵蝕力有1次較為明顯的上升波動(dòng)，出現(xiàn)在2006年。

在對(duì)河北省山區(qū)年內(nèi)降雨侵蝕力的時(shí)間趨勢(shì)分析中可以看出，燕山山區(qū)年降雨侵蝕力要高于太行山區(qū)，其降雨侵蝕力的變化趨勢(shì)也有所不同，這與其地形地勢(shì)有關(guān)，燕山山區(qū)東鄰渤海，降雨量較多。四季降雨侵蝕力中，夏季降雨侵蝕力明顯高于春、秋兩季，這與華北平原的降雨特點(diǎn)有關(guān)，夏季降雨最多，春秋兩季次之，冬季最少。

圖3 太行山區(qū)季降雨侵蝕力時(shí)間趨勢(shì)

2.1.2 年內(nèi)降雨侵蝕力周期分析 周期分析運(yùn)用的方法為小波分析。小波分析[14]對(duì)局部有良好的反映，能細(xì)致地對(duì)圖像和信號(hào)進(jìn)行交互多尺度的分析。通過(guò)小波分析可知，燕山山區(qū)降雨侵蝕力的演變過(guò)程中存在著3～14，5～14 a和7～10 a這3類(lèi)尺度的周期變化規(guī)律，分別出現(xiàn)了豐—枯交替的準(zhǔn)1次震蕩；太行山區(qū)降雨侵蝕力的演變過(guò)程中存在著2～9，3～13和5～7 a這3類(lèi)尺度的周期變化規(guī)律，分別出現(xiàn)了豐—枯交替的準(zhǔn)1次震蕩。同時(shí)，以上尺度的周期變化在整個(gè)分析時(shí)段表現(xiàn)都非常穩(wěn)定，具有全域性。

圖4為河北省山區(qū)年降雨侵蝕力小波方差分析。由圖4可知，燕山山區(qū)存在3個(gè)峰值，從大到小依次對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度為11，7，和4 a。其中時(shí)間尺度為11 a的為最大峰值，說(shuō)明11 a左右的震蕩周期最強(qiáng)，為燕山山區(qū)年降雨侵蝕力變化的第一主周期，7 a時(shí)間尺度為第2主周期，4 a時(shí)間尺度為第3主周期。太行山區(qū)存在3個(gè)峰值，從大到小依次對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度為6，11和2 a。其中時(shí)間尺度為6 a的為最大峰值，說(shuō)明6 a左右的震蕩周期最強(qiáng)，為太行山區(qū)年降雨侵蝕力變化的第1主周期，11 a時(shí)間尺度為第2主周期，2 a時(shí)間尺度為第3主周期。

圖4 河北省山區(qū)年降雨侵蝕力小波方差分布

表1為河北省山區(qū)季節(jié)降雨侵蝕力周期。由表1可知，燕山山區(qū)中春季降雨侵蝕力的主周期為8 a，震蕩周期為6～10 a；夏季降雨侵蝕力的主周期為9 a，震蕩周期為6～13 a；秋季降雨侵蝕力的主周期為11 a，震蕩周期為7～12 a。在3個(gè)季節(jié)中，春季的主周期和震蕩周期最小。太行山區(qū)中春季降雨侵蝕力的主周期為8 a，震蕩周期為6～11 a；夏季降雨侵蝕力的主周期為8 a，震蕩周期為6～12 a；秋季降雨侵蝕力的主周期為10 a，震蕩周期為9～14 a。在3個(gè)季節(jié)中，秋季的主周期和震蕩周期最大。結(jié)果表明，燕山山區(qū)與太行山區(qū)的周期存在一定的差異，但差異性較小。在對(duì)河北省山區(qū)年內(nèi)降雨侵蝕力的周期分析中可以看出，燕山山區(qū)降雨因較太行山區(qū)多，周期變化較為復(fù)雜，故燕山山區(qū)與太行山區(qū)周期變化有所差異。

表1 河北省山區(qū)季節(jié)降雨侵蝕力周期 a

2.1.3 年內(nèi)降雨侵蝕力突變分析 圖5為河北省山區(qū)年降雨侵蝕力突變分析圖。本文選取置信度α=0.05，Z=±1.96。由圖5分析可知，燕山山區(qū)年降雨侵蝕力UF值在2000—2018年均為正數(shù)，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)；年降雨侵蝕力在2004，2006和2009年均出現(xiàn)交點(diǎn)，結(jié)合上述分析可知2009年為突變點(diǎn)，即在2009年年降雨侵蝕力開(kāi)始增加；2011—2015年,2016—2018年UF值超出臨界值，上述變化顯著，其余時(shí)間段變化不顯著。太行山區(qū)年降雨侵蝕力在UF值在2001—2002年、2005—2011年和2014—2015年均為負(fù)數(shù)，呈現(xiàn)為下降趨勢(shì)；年降雨侵蝕力在2000—2018年有多個(gè)交點(diǎn)，但UF值和UB值均在臨界值之間，故無(wú)突變點(diǎn)；2000—2018年UF值在臨界值之間可知上述變化不顯著。

圖5 河北省山區(qū)年降雨侵蝕力突變分析

圖6為河北省山區(qū)季降雨侵蝕力突變分析結(jié)果。根據(jù)圖6可知，燕山山區(qū)中春季降雨侵蝕力在2002—2012年和2014—2016年UF值均在0以上，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，在其余時(shí)間段呈現(xiàn)為下降趨勢(shì)，在2000—2018年UF值和UB值均在臨界值之間，無(wú)突變點(diǎn)且上述變化不顯著；夏季降雨侵蝕力在2006—2008年和2010—2018年UF值均大于0，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，其余時(shí)間段呈現(xiàn)為下降趨勢(shì)，在2010年發(fā)生突變，即在2010年夏季降雨侵蝕力開(kāi)始增加，曲線UF值在2000—2018年基本在臨界值之間，上述變化不顯著；秋季降雨侵蝕力UF值在2000—2018年均為正數(shù)，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，在2001年發(fā)生突變，即在2001年秋季降雨侵蝕力開(kāi)始增加，曲線UF值在2000—2018年基本在臨界值之間，上述變化不顯著。太行山區(qū)中春季降雨侵蝕力在2000—2018年UF值均在0以上，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，在2000—2018年有多個(gè)交點(diǎn)，綜合上述分析可知2016年發(fā)生突變，2007—2009年UF值大于臨界值上述變化顯著，其余時(shí)間段上述變化不顯著；夏季降雨侵蝕力在2002—2003年UF值均在0以下，呈現(xiàn)為下降趨勢(shì)，其余時(shí)間段為上升趨勢(shì)，由于UF，UB值均在臨界值內(nèi)，故無(wú)突變點(diǎn)且變化不顯著；秋季降雨侵蝕力UF值在2010—2011年為正數(shù)，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，其余時(shí)間段為下降趨勢(shì)，由于UF，UB值均在臨界值內(nèi)，故無(wú)突變點(diǎn)且上述變化不顯著。

在對(duì)河北省山區(qū)年內(nèi)降雨侵蝕力的突變分析中可以看出，燕山山區(qū)突變年份與太行山區(qū)有所不同，這和兩個(gè)山區(qū)的降雨有直接關(guān)系，降雨量多時(shí)，降雨侵蝕力可能會(huì)增大，會(huì)更容易發(fā)生突變，反之，則不易發(fā)生突變。

2.2 年內(nèi)平均降雨侵蝕力的空間分布

年均降雨侵蝕力能夠從總體上反映河北省山區(qū)在2000—2018年時(shí)間段內(nèi)降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。由圖7可以看出，河北省山區(qū)年均降雨侵蝕的范圍在1 063.39～5 127.44 MJ·mm/(hm2·h)。年均降雨侵蝕力不是單一的變化規(guī)律，主要分為兩個(gè)部分，燕山山區(qū)中年均降雨侵蝕力總體上呈現(xiàn)由西到東降雨侵蝕力逐漸降低，但在天鎮(zhèn)以及承德發(fā)生突變，其中青龍滿族自治縣為高值中心，年均降雨侵蝕力最高，并以其為中心向四周逐漸降低，并在張北縣達(dá)到最低值，太行山區(qū)中由南向北先逐漸降低，內(nèi)丘縣為高值中心，年均降雨侵蝕力最高，并以?xún)?nèi)丘為中心年均降雨侵蝕力向四周逐漸降低，在靈丘縣達(dá)到最低。

利用反距離權(quán)重法分析可知河北省山區(qū)春季季均降雨侵蝕力的范圍為217.727～677.61 MJ·mm/(hm2·h)，其中燕山山區(qū)中總體上呈現(xiàn)由西到東降雨侵蝕力逐漸降低，但在天鎮(zhèn)以及青龍發(fā)生突變；太行山區(qū)中總體上呈現(xiàn)為由南向北逐漸增長(zhǎng)，但在易縣發(fā)生突變，為太行山區(qū)的高值中心，并以此點(diǎn)為中心向四周逐漸降低；夏季季均降雨侵蝕力的范圍為759.279～3 537.65 MJ·mm/(hm2·h)，其中燕山山區(qū)中總體呈現(xiàn)為由西到東降雨侵蝕力逐漸增長(zhǎng)，青龍為燕山山區(qū)的高值中心，并以該點(diǎn)為中心向四周逐漸降低，太行山區(qū)中由南向北降雨侵蝕力逐漸降低；秋季均降雨侵蝕力的范圍為286.317～790.968 MJ·mm/(hm2·h)，變化較為多變，燕山山區(qū)總體呈現(xiàn)為由西到東降雨侵蝕力逐漸增長(zhǎng)，但在天鎮(zhèn)以及承德附近發(fā)生突變，太行山區(qū)由南向北逐漸降低。

圖7 河北省山區(qū)年均降雨侵蝕力空間分布

3 結(jié) 論

(1) 燕山山區(qū)年降雨侵蝕力呈現(xiàn)為波動(dòng)上升趨勢(shì)，太行山區(qū)則呈現(xiàn)為下降趨勢(shì)。季節(jié)降雨侵蝕力中燕山山區(qū)和太行山區(qū)規(guī)律相同，即夏季最高，春秋次之，冬季沒(méi)有侵蝕性降雨。在夏季降雨侵蝕中燕山山區(qū)和太行山區(qū)趨勢(shì)相同，均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，而在春、秋兩季中趨勢(shì)則相反。

(2) 燕山山區(qū)和太行山區(qū)年降雨侵蝕力主周期不同，且差異明顯。季降雨侵蝕力中，燕山山區(qū)與太行山區(qū)的周期存在一定的差異，但差異性較小。在水土保持工作中，針對(duì)不同區(qū)域的周期性特點(diǎn)，在降雨侵蝕力高值時(shí)段應(yīng)加強(qiáng)水土保持防護(hù)工作。

(3) 燕山山區(qū)和太行山區(qū)中年降雨侵蝕力以及季降雨侵蝕力突變差異明顯，燕山山區(qū)降雨侵蝕力比較不穩(wěn)定且其值較高，這與燕山山區(qū)地形有關(guān)，燕山附近水系發(fā)達(dá)，河流廣布，主要有洋河、潮白河和灤河，因此要加強(qiáng)燕山山區(qū)水土防護(hù)工作。

(4) 空間分布中兩個(gè)山區(qū)年降雨侵蝕力以及夏季降雨侵蝕力較為穩(wěn)定，燕山山區(qū)由西向東先增長(zhǎng)后降低再增長(zhǎng)，南北方向差異較小，東西方向?yàn)橐鹧嗌缴絽^(qū)降雨侵蝕力變化的地理主軸，因其東部唐山、秦皇島南臨渤海，水系發(fā)達(dá)，故東部降雨侵蝕力相較西部偏高，也進(jìn)一步表明降雨侵蝕力大小與燕山山區(qū)地形有關(guān)。太行山區(qū)降雨侵蝕力整體較燕山山區(qū)要小，這與太行山區(qū)地形有關(guān)，水系和燕山山區(qū)相比較少。春、秋兩季降雨侵蝕力空間分布規(guī)律不明顯，這與華北平原的氣候特點(diǎn)有關(guān)，夏季降雨多，春秋兩季降雨較少。