基于元胞自动机的黄土小流域地形演变模拟

黄土高原以沟沿线为基准分为正地形和负地形2种基本的地貌形态,黄土小流域正负地形演变是黄土高原地貌形态发育的缩影。该文采用元胞自动机建模方法,对人工降雨条件下室内黄土小流域正负地形的动态演变过程进行建模与模拟。试验使用近景摄影测量方法监测小流域发育过程,处理获得10mm分辨率的数字高程模型。模拟迭代过程逼真地刻画了黄土负地形区向正地形区不断蚕食的动态演化过程,并能反映出非常重要的黄土陷穴现象的发生。模拟结果在数量上和空间分布上都取得了较好的模拟效果。研究认为元胞自动机建模方法可以用来模拟黄土小流域的正负地形演变,有助于揭示黄土地形演化机制。     

小流域尺度土壤水分与地形湿度指数的相关性分析

以陕北黄土高原为实验样区,考虑到流向的计算方法会对计算地形湿度指数产生影响,因而采用单流向算法和多流向算法计算得到地形湿度指数,将地形湿度指数和实测土壤水分数据进行叠加,据此分析土壤水分与地形湿度指数的相关性.同时对比分析单流向算法和多流向算法计算得到的地形湿度指数质量的优劣,提出了利用地形湿度指数模拟土壤水分的最佳流向算法.     

黄土丘陵区小流域暴雨时空变化特征分析

了解黄土丘陵区暴雨时空变化特征,有利于深入研究土壤侵蚀机理。利用雨量站控制条件较好的桥沟小流域资料,统计分析了该流域30min、60min、120min和150min时段降雨及次降雨空间变化的关系,时段降雨分布同次降雨分布的内在联系以及次降雨的时空变化过程。结果表明,当分析时段达到一定长度以后,时段降雨对次降雨分布具有一定的代表性;降雨空间变化程度的相关距离关系随距离的增加而减弱,从时间上看,暴雨中心位置是不断变化的。     

新民市郎家山小流域土壤侵蚀特征分析

对新民市郎家山小流域水土流失状况利用RUSLE模型进行全面的总结与验证。结果显示:通过流域水文资料推算的评估结果与模型计算得到平均侵蚀模数总体保持一致,为958 t/(km^2·a),在计算分析土壤侵蚀方面RUSLE模型具有较高的精准度与可行性;流域年均侵蚀量1.6×10^5t,流域侵蚀产沙主要来源于轻度侵蚀,在水土保持工程中应注重对轻度侵蚀的综合治理;轻度、中度及以上侵蚀面积分别占全流域的65.63%与12.96%;土壤侵蚀的土地利用类型以农村居民点与旱地为主,地形坡度与土壤侵蚀模数之间存在正相关性,侵蚀地形主要集中在8°~25°坡岸,且该坡段侵蚀量与面积占比均达到最大。     

川中不同类型小流域土壤侵蚀特征分析

以川中小流域为研究对象,2004年第5期小流域竣工验收报告为基础数据,以流域土地利用方式面积比例为指标进行聚类,将小流域分为不同类型,然后分别建立以不同类型小流域的土壤侵蚀量为因变量,用地面积为自变量的多元线性回归方程。从而比较区域内部小流域之间的差异,分析不同类型小流域的土壤侵蚀特征,以期更有针对性地为小流域综合治理提供理论和实际依据。研究表明:（1）根据其主要土地利用方式,研究区小流域分为4类;（2）不同类型小流域,水土流失主要及最大来源、侵蚀模数等特征有显著差异。     

渭北旱塬小流域土地利用空间分布与地形因子的关系——以陕西省淳化县秦庄沟流域为例

以渭北旱塬秦庄沟流域为例,以土地利用现状为基础数据,结合ArcGIS技术,对地形因子数据和土地利用数据进行了叠加并提取,采用地形分布指数(LDI)分析了土地利用空间分布与地形因子的关系。研究结果表明,不同地类空间分布与地形因子坡度、高程、沟壑密度存在密切关系,并呈现一定的规律性。耕地优势分布主要在海拔900~1 100m,坡度为5°~25°,沟壑密度为0~4km/km2的区域;在海拔800~1 200m,坡度为0°~15°,沟壑密度为0~2km/km2和4~6km/km2的区域是园地优势分布区;林地优势区主要在海拔1 100~1 250m,坡度为15°~25°和25°,沟壑密度为2~6km/km2的区域;裸地的优势区在海拔800~1 000m和1 100~1 200m,坡度为25°,沟壑密度为4~8km/km2的区域;居民点用地优势区在海拔900~1 000m,坡度为0°~5°,沟壑密度为0~2km/km2的区域。     

单一流向算法和多流向算法下的地形指数比较研究——以山西吉县蔡家川小流域为例

在地理信息系统平台———美国Micro Images公司开发的TNTmips6.9上,以山西吉县蔡家川小流域1/10000地形图为原始数据,经一系列处理得到该小流域的数字高程模型。使用自行开发的基于单一流向算法和多流向算法的地形指数计算程序,以生成的DEM为源数据,计算出蔡家川小流域的地形指数。通过对两种算法下地形指数的分析比较发现:多流向算法下得到的地形指数其最大值、中值、最小值均小于单一流向算法下的值,而且分布区间也偏小。     

黄土沟壑区小流域不同地形条件下土壤锰的形态分布及其有效性

黄土高原复杂的地形条件因改变了土壤的基本性质而成为影响土壤锰素有效性的主要原因,本文研究了黄土沟壑区不同地形条件对锰的形态分布及其有效性的影响。结果表明,研究区土壤有效锰的含量因地形条件不同差异很大,有效锰在土壤剖面呈下降趋势,在塬面土壤含量最高,沟道土壤含量最低。交换态锰在塬面、梯田土壤含量较低,在坡地和沟道土壤含量较高;塬面、梯田和坡地土壤碳酸盐结合态和有机结合态锰的含量高于沟道土壤,氧化物结合态锰的含量显著低于沟道土壤;矿物态锰以塬面土壤最低,沟道和梯田土壤较高,坡地土壤居中。土壤交换态锰是有效锰的直接来源,但因其含量低而对锰的有效性贡献很小;有机结合态锰是有效锰的潜在来源,对锰的有效性贡献最大。     

TOPMODEL地形指数的计算

地形指数是TOPMODEL(topography index,也称湿润指数,wetness index)中一个重要的输入参数,它把流域饱和缺水量,变动产流面积的概念紧密联系起来。根据定义介绍了它的计算方法,解决了坡度为零的栅格的处理以及河道造成的地形指数值偏大的问题。并以两河口流域(2818km~2)分辨率为60m的数字高程模型栅格网为例生成地形指数,配合相应的气象数据和水文资料,在TOPMODEL中进行了径流日模拟,效率在70%左右。     

黄土丘陵区土地利用变化与地形梯度关系研究

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式,是反映人类活动程度的重要因子。以彭阳县为例,应用1995年和2014年25m×25m的DEM数据和土地利用现状数据,运用GIS空间分析功能,采用地形位指数以及分布指数定量分析了1995—2014年彭阳县土地利用基于地形梯度的变化特征。结果表明:(1)1995—2014年,彭阳县耕地和未利用地面积大量减少,草地面积大量增加,林地、水域和建筑用地面积均有不同程度的增加;(2)随着地形位的升高,耕地、水域、建筑用地的分布指数逐渐降低,林地和草地的分布指数逐渐升高,未利用地的分布指数先升后降。草地的优势分布区间增加了2个地形位,未利用地的优势分布区间降低了2个地形位;(3)水域的优势度区间集中在低地形位区间,耕地和建筑用地的优势度区间集中于低中地形位区间,林地、草地和未利用地的优势度区间集中于中高地形位区间。     

基于GIS的小流域土壤抗蚀性空间变异特征

运用GS+7.0和Surfer 8.0软件以邓下小流域为例,研究了苏南丘陵区小流域土壤抗蚀性的空间变异特征及土壤理化性质对其的影响,以期为小流域的土壤侵蚀预报和综合治理提供依据.结果表明:土壤抗蚀性的变化范围为0.180 8～0.968 1,均值为0.647 7.变异系数为27.69%,土壤抗蚀性具有中等程度的空间变异性.C0/(C0+C)值为13.47%,小于25%,表明在变程内具有强烈的空间相关性.研究区土壤抗蚀性总体分布趋势是条带状明显,波动较大,大于0.65的高值区域主要分布在小流域从南到北的中间部位,小于0.4的低值区域分布主要位于小流域地势较高的北部和东西两侧,容易发生水土流失.     

基于DEM的黄土高原小流域规划空间数据挖掘

黄土高原小流域规划需要多种地理背景数据支持,以陕西省安塞县马家沟流域为样区,以DEM为基础数据集,采用ArcGIS技术及多种空间分析方法,进行了坡度分级,地貌分类、坡向分类等方面的数据挖掘实验,获得了一组小流域规划本底数据挖掘的参数和指标,并提出了以数值编码为核心的多元地理数据集的空间叠加与融合方法,研究成果对于指导黄土高原小流域规划具有参考价值.     

基于DEM的废弃矿山小流域地形特征分析

以北京市某废弃采石场的小流域地形为研究对象,对分辨率为0.3～7 m的栅格DEM分别进行小流域参数和地形参数的提取和分析.结果发现,利用不同分辨率DEM提取的河网形态结构有显著差异,网格尺寸7,4和3m的河网结构与2,1,0.7,0.5,0.4和0.3m的河网结构有显著差异,二者主河道位置变化明显,但流域面积、河道长度及比降、平均坡度和高程参数相差不大,而河道总长度和河网密度参数相差较大.根据分析结果确定DEM的比较适宜的分辨率为0.5m,在此基础上利用主成分分析法得出高程和坡度为主成分.对研究区设置20°,25°,30°和35°的4个不同坡度的标准径流小区,观测日降雨量、坡度、径流量和土壤侵蚀量并分析和计算它们之间关系式,计算出整个流域在不同坡度分级及不同雨量级的平均径流量和土壤侵蚀量.研究成果对于废弃矿山修复和生态重建具有参考价值.     

采用地统计学和GIS技术对东北地区不同时期降水的分析

采用地统计学与GIS技术相结合的方法对东北地区146个站1961—1990年与1971—2000年的年降水和夏季降水气候值进行分析，与传统统计方法的结果对比后认为传统的统计方法不能真实地反映不同时段数据的差异。通过在GIS平台上对两组气候值差异百分比的空间分布分析得出：黑龙江西南部以及东部部分地区、吉林东南部和辽宁中部地区夏季降水量增加3%～6%，其余地区减少，其中辽宁南部和西北部减少幅度最大，达6OA～9％；黑龙江大部、吉林东部以及辽宁中部地区年降水量增加，其余地区减少，辽宁南部地区减少幅度最大，达6％～9％。     

川中丘陵区小流域自然侵蚀速率的初步研究

长江三峡中更新世的贯通,导致川中丘陵区河流的急剧下切,两岸广袤的平原被沟谷肢解为起伏的丘陵,现今孤立的丘顶是河流下切前的平原面,沟谷的盆腔体积表征了急剧下切以来的侵蚀量。我们选择内江附近的小河沟流域为研究小流域,采用DEM法测算了沟谷的盆腔体积,并根据阶地绝对年龄,计算了流域的自然侵蚀速率;还估算了流域内的松散堆积物体积,计算了流域的自然泥沙输移比。小河沟流域集水面积10.88 km2,侵蚀沟谷盆腔体积6.57亿m3。IV级高平原阶地和Ⅲ级阶地砂砾层的绝对年龄分别以0.7M a和0.4M a计,相应的自然侵蚀模数分别为216 t/(km2.a)和378/(km2.a),和沱江川中丘陵区区间的现代输沙模数397 t/(km2.a)非常接近。流域内松散堆积物总体积不超过200万m3,流域的自然泥沙输移比为0.997,接近于1。     

DEM分辨率对集约化蔗区小流域水文连通性指数的影响

[目的]探究集约化蔗区小流域地表微地形特征参数与水文连通性指数随DEM不同分辨率的变化以及水文连通性指数的最佳DEM分辨率,为后续水文连通性相关研究、农业面源污染及土壤侵蚀等研究提供理论依据与参考.[方法]基于ArcGIS与无人机高分辨率影像,利用分区统计等方法,以中国南方集约化蔗区小流域为例,研究了 DEM不同分辨率...     

基于GIS的小流域坡耕地调查方法探讨

坡耕地研究是水土流失治理及水土保持规划的核心内容 ,GIS的发展及其在多领域的成功应用为坡耕地研究提供了新的技术手段。用矢量基础图件叠加来获取单元图斑的方法是GIS的基本功能 ,但叠加多边形的不确定性成为影响GIS数据质量的灾难性因素。以MapGIS作为基础平台 ,以DOM作为控制底图更新信息 ,采取矢栅叠加的方法获得单元图斑 ,用操作属性表获取专题属性 ,进行小流域坡耕地快速调查的研究 ,展示了矢栅叠加方法在信息复合过程中的显著优势。     

梯田对侵蚀地形指标的影响——以黄土丘陵第2副区为例

[目的]探究人工地形(梯田)对地形指标的影响,分析修建梯田对土壤侵蚀过程的影响,为土壤侵蚀评价中梯田措施因子的确定提供科学依据。[方法]通过无人机航空摄影测量,获取纸坊沟流域高精度DEM数据,通过模拟原始坡面数据和构建水平梯田数据,并对这些数据提取坡度、坡长、坡度坡长因子、单位汇水面积和地形湿度指数,分析了这些因子的变化情况,认识梯田对侵蚀地形的影响。[结果](1)梯田的修建使得坡度减缓、坡长截断、LS因子变小,随着梯田面积占比的增加,坡度、坡长、LS因子均呈减小趋势;梯田区,坡度、坡长、LS因子大致沿等高线呈条带状分布,非梯田区,坡度、坡长、LS因子从分水线向下逐渐增加,到沟底又逐渐变缓。(2)梯田的修建使得单位汇水面积减小、地形湿度指数变大;单位汇水面积的空间格局与坡长比较类似,较高部位单位汇水面积较小、低洼部位较大;梯田区地形湿度指数与坡度有相反的空间分布格局,非梯田区地形湿度指数与单位汇水面积类似。(3)微观尺度上,坡长、LS因子、单位汇水面积以及地形湿度指数均沿田面坡降方向呈增加趋势,在修建梯田或维护梯田时,应尽量保持田面水平或有微小反坡。(4)根据梯田对LS因子的影响,研究...     

从地貌演化谈黄土高原淤地坝建设

黄土高原淤地坝建设,仅仅考虑20~30年的拦沙作用是不够的。从地貌演化理论和动力平衡理论出发,阐述了淤地坝建设对沟道和小流域地貌演化的影响,并对当前坝系规划和布局提出了以下几点建议:根据地貌演化特点选择拟建坝系的小流域、加强坝系建设的目标和规模的论证、以地貌演化控制的思想指导淤地坝的合理布局等。