基于DEM的流域地貌形態(tài)特征量化及侵蝕產(chǎn)沙模型研究.pdf

1、流域地貌形態(tài)與流域降雨侵蝕產(chǎn)沙共同形成一個相互作用而又彼此制約的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)。流域地貌形態(tài)特征的科學(xué)量化表達是界定和揭示該動態(tài)系統(tǒng)的定量作用機制和規(guī)律的關(guān)鍵科學(xué)問題。近年來，隨著分形理論在地理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及計量地理學(xué)與分形地貌學(xué)的興起和GIS技術(shù)的深入應(yīng)用，流域地貌分形學(xué)研究也日益深入。結(jié)合流域地貌形態(tài)特征量化指標(biāo)研究流域侵蝕產(chǎn)沙的尺度效應(yīng)，可以為流域侵蝕產(chǎn)沙尺度轉(zhuǎn)換研究提供很好的基礎(chǔ)。
　　 本研究對基于分形理論和DEM計算流

2、域地貌三維分形信息盒維數(shù)的方法進行了改進，利用改進的計算方法對岔巴溝流域及其子流域進行了不同像元尺度DEM的地貌三維分形信息盒維數(shù)進行了測算，分析了流域地貌三維分形信息盒維數(shù)計算值與DEM像元尺度間的關(guān)系，并將測算結(jié)果與對應(yīng)子流域的其它地貌形態(tài)量化指標(biāo)進行了比較研究。最后，以三維分形信息盒維數(shù)作為地貌指標(biāo)，建立了流域次暴雨侵蝕輸沙與模型，經(jīng)驗證，該模型有較好的預(yù)測精度和可靠性。通過以上研究，得到如下結(jié)論：
　　 （1）流域地貌三

3、維分形信息盒維數(shù)作為刻畫地形地貌的指標(biāo)，其計算值隨著所采用的DEM像元尺度的變化而變化，在不同的DEM像元尺度下與三維分形信息盒維數(shù)真值的接近程度也不同。對于同一流域地貌，三維分形信息盒維數(shù)與像元尺度間有著非常密切的關(guān)系。利用DEM研究不同流域地貌，將三維分形信息盒維數(shù)作為地形地貌指標(biāo)進行比較研究時，應(yīng)考慮DEM像元尺度，只有像元尺度相同的情況，包含的微小地貌信息量處于同一水平時，三維分形信息盒維數(shù)計算值才具有可比性。利用流域地貌三維分

4、形信息盒維數(shù)與DEM像元尺度間的回歸關(guān)系可以對同一流域無標(biāo)度區(qū)內(nèi)任意像元尺度的DEM進行三維分形信息盒維數(shù)計算，從而提高回歸方程的通用性和分維計算值的可比性。
　　 （2）對于同一流域，各地貌因子并不是彼此孤立的，在一定程度上是相互聯(lián)系、相互制約的，各地貌指標(biāo)所表達的地貌信息也是相互包含和相互重疊的，而這種關(guān)系的密切程度，各地貌因子之間是不一樣的?；贒EM數(shù)據(jù)提取的諸多地貌指標(biāo)間，有的呈明顯的函數(shù)關(guān)系，有的相關(guān)性不顯著卻有間接

5、的相關(guān)關(guān)系?？偟膩砜矗饔虻孛踩S分形信息盒維數(shù)作為刻畫流域地形地貌的因子，反映了流域地貌三維表面的復(fù)雜程度，在一定程度上包含了流域溝道總長度、流域面積、流域長度、流域高差、流域平均高差、流域侵蝕積分值、流域溝道密度等流域地貌因子的部分信息。
　　 （3）影響岔巴溝流域侵蝕產(chǎn)沙的因子主要是降雨、徑流、地貌因素。不同流域次暴雨輸沙模數(shù)Ms與徑流深h、洪峰流量模數(shù)Qs相關(guān)性極顯著，與流域地貌三維分形信息盒維數(shù)Di顯著相關(guān)。對影響流域