黄河中游侵蚀基准点分形特征与产沙关系研究

发布时间：2018-04-18 18:40

本文选题：黄土高原 + 径流节点　；参考：《西华师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：我国黄土高原水土流失严重,严重制约与影响黄河中下游地区生态、经济与社会发展。新中国成立以来,国家对黄土高原水土流失治理非常重视,投入大量人力、物力及财力。目前,黄土高原水土流失程度有所减小,但形势依然不容乐观。黄河中下游泥沙来源于黄土高原侵蚀区,而黄土侵蚀区由一系列侵蚀流域组成,故黄河次级流域的产沙特征构筑了黄河中下游侵蚀产沙的总体格局,基于此,研究黄河次级流域的产沙特征很有必要。文章以数字高程模型(DEM)为数据源,运用GIS技术提取流域径流节点的基础上综合判别侵蚀基准点,结合分形理论,计算实验流域侵蚀基准点分形维数,最后对流域侵蚀基准点分形维数与输沙模数做相关性实验分析,取得如下研究结果:1.流域径流节点提取。基于GIS空间分析技术对DEM进行数据分析,以此提取流域径流节点。径流节点在流域中具有多重属性特征,文章分析了高程属性、空间格局与汇水流量特征。(1)径流节点高程属性显示,流域内径流节点高程差异明显。流域间径流节点高程比较,最大值在1100-2300m之间,其中最大值出现在朱家川流域,达到2240m。朱家川同为流域内径流节点高差最大的流域,达到了1459m,孤山川以455m成为径流节点高差最小的流域,径流节点高差指示水力势能,可根据流域径流节点高差采有取针对性的水土保持预防工作。(2)径流节点空间格局特征以莫兰指数(Moran’s I)与最邻近指数(NNI)度量,Moran’s I计算结果显示样区流域位于0-1之间,接近于1,显示径流节点空间分布相关性强。NNI计算显示主体位于0-0.1之间,径流节点呈现聚集分布。(3)汇水流量特征统计显示各流域汇水流量差异明显,总体和集水区面积关系明显。窟野河流域超过100万m3,达到10340797m3。2.侵蚀基准点判别与特征分析。主要论述及说明侵蚀基准点的提取过程,基于GIS技术并结合区域地质图综合判别侵蚀基准点。文章运用盒子维数与空间关联维求取侵蚀基准点分形维数,两种方法求取的分形维数存在基本走势一致,部分流域存在差异,关联维数整体大于盒子维数。计算结果存在差异,与分形维数计算原理有关。侵蚀基准点空间分布集中于流域侵蚀基岩出露的地区,在数量上不及径流节点,黄河中游左侧支流域侵蚀基准点数量多于右侧。3.侵蚀基准点分形维数与流域侵蚀产沙相关性分析,主要涉及侵蚀基准点分形维数与发育阶段相关性、侵蚀基准点分形维数与输沙模数相关性、流域侵蚀状况综合评价。(1)依据面积高程积分,流域侵蚀发育阶段可划分为幼年期、壮年期与老年期。侵蚀发育阶段中,壮年期在各流域均占主体,三川河、昕水河等流域所占比例较大。皇甫川、孤山川等流域三个发育阶段均占有一定比例。部分流域幼年期所占比例大于老年期,如屈产河及朱家川等流域,老年期大于幼年期的流域有湫水河、延河等。(2)流域侵蚀基准点分形维数与输沙模数相关性分析,第一组实验在0.01相关性显著水平下,R2达到0.6836,拟合公式为:y=-11118x+22309,第二组相关性实验中,R2达到0.6868,y=-26697x+17448。侵蚀基准点分形维数大小指示侵蚀基准点空间分布状况,同时可反映流域侵蚀强度变化。侵蚀基准点分形维数越大,则表明侵蚀基准点空间分布越密集、集中,相应积水区面积则较小,平均输沙模数偏小。反之,平均输沙模数较大的区域,侵蚀基准点分布较为分散,相应积水区面积则较大。综上所述,侵蚀基准点分形维数与平均输沙模数呈现负相关性,符合样区流域实际状况。(3)基于侵蚀基准点两种分形维数,对流域侵蚀状况作评价。聚类实验结果显示,样区流域共可分为四类,依据分形维数及侵蚀产沙状况,分别定义为侵蚀剧烈区、侵蚀强烈区、侵蚀中度区及侵蚀轻度区。
[Abstract]:In this paper , the water and soil erosion in the Yellow River is seriously restricted and affected by the development of ecological , economic and social development in the middle and lower reaches of the Yellow River . ( 1 ) The fractal dimension of erosion datum points is more than the number of fractal dimension . ( 2 ) The correlation between fractal dimension of erosion datum points and sand transport modulus is analyzed . In the first group , R2 reaches 0.668 , y = -26697x + 17448 . In the second group of correlation experiments , R2 reaches 0.668 , y = -26697x + 17448 .

【学位授予单位】：西华师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157

【参考文献】