基于DEM的黄土沟谷演化模拟研究

发布时间：2020-12-05 00:10

　　我国黄土高原被誉为全球最具地学研究价值的独特地理区域之一,经过260万年的黄土堆积与搬运形成沟壑纵横、支离破碎以及起伏不平的独特地貌形态。沟谷发育是促使形成这样的地貌现象的主要成因,黄土沟谷的发育过程是地表径流汇集于沟槽促使其发生下蚀、侧蚀和溯源侵蚀。地表径流首先作用于坡面产生细沟,随着降雨的继续和径流的汇集,形成浅沟、冲沟、切沟。本研究拟以地理元胞自动机为技术手段,结合沟谷发育的水文学产流汇流,侵蚀学产沙理论,完成沟谷演化规则的制定,最终,实现黄土沟谷发育演化模拟模型的构建。论文的主要工作内容如下:1地理元胞自动机中黄土沟谷发育转换规则的制定沟壑纵横组成了黄土地貌,下蚀,侧蚀和溯源侵蚀三种方式促进沟谷发育,沟谷发育又映射着黄土地貌的演化过程。由于黄土疏松、多节理、抗蚀性差等特殊的物理化学性质,黄土沟谷的溯源侵蚀相较于下蚀和侧蚀,具有更特殊的作用和典型性。本研究通过探求沟谷发育的机理以及溯源侵蚀对在黄土沟谷发育的影响机制,遵循沟谷发育的发生机制和物理过程,拓展研究沟头在沟谷发育过程中的形态、侵蚀特征,完成沟谷发育的转换规则的制定。2黄土沟谷发育模型的构建◆模型结构的实现本研究以沟谷发育... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

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【学位级别】：硕士

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图２．１麻地沟两期实测数据示意图??ＩＩ??

２．１．２实验样区??（１）模型构建实验样区??本文选用黄土模拟九期小流域作为实验样区进行模型的构建，如图２．２所示，??基于人工降雨实验过程中生成的九期小流域数据，可清晰的反映出沟谷从无到有，??逐步蚕食的过程，展现了未发生侵蚀的平缓坡面逐渐发展为沟谷纵横的破碎坡面??的演化过程。??一＇?＜?％：??第１期?第２期?第３期??參參翁??第４期?第５期?第６期??穆參參??第７期?第８期?第９期??图２．２黄土模拟小流域三维示意图??１２??

渗远远大于降雨强度；②当表土开始饱和，地表出现积水时，此时的土壤入能力??随着降雨时间的持续而减小；③随着降雨时间的不断增加，土壤己经饱和，土壤??下渗基本保持稳定。三个阶段的发育趋势下渗曲线表示，如图３．３曲线所示。??ｒ??／。］??Ｊ?＼??率?＼??＼??＼??＼??ｆｃ??????????Ｊ＿＿？??°?时间Ｔ??图３．３?Ｈｏｒｔｏｎ模型示意图??下渗公式是描述下渗率和降雨时间的关系，可用下渗曲线来具体描述（图??３．３）。Ｈｏｒｔｏｎ模型适用于降雨强度大于下渗强度的情况，根据吕晓虎的研宄［８０］黄??土的最大下渗率在〇．３５ｍｍ／ｍｉｎ，本实验降雨强度最小值为０．５ｍｍ／ｒｎｉｎ，降雨强??度大于下渗率，满足霍顿公式。公式３－１为霍顿公式的具体表达式。??ｆｐ?＝?＾?＋?（ｆ〇?—?＾?）ｅ＿ｋｔ?（３－１）??式中，ｆ〇是降雨开始时的初始下渗率，ｆｃ是降雨时的稳定下渗率，ｋ为常数，??决定下渗能力的下降速度，由图３．３和式可３－１知，下渗率随着时间不断递减，??并且最终趋于稳定状态。??３．３．３流向规则??流向判断水量转移规则设定的前提，流向的判断分为单流向和多流向，分别??对应单流向算法和多流向算法。考虑到模型的应用性和简易性


本文编号：2898495