浙东四明山甬江流域地貌计量指标与构造地貌研究

发布时间：2020-06-18 14:43

【摘要】：浙江东部四明山地区保存有相对完整的古夷平面,于2006年被发现,被认为是中国东部沿海最宽阔的低海拔夷平面。古夷平面的形成演化以构造为基础,四明山古夷平面的发现推动了我国东部的区域构造(尤其是新构造)的研究。新构造活动直接影响到河流(水系)的发育,通过对河流地貌特征的定量分析可以揭示该地区新构造运动的特点。目前,对四明山夷平面地貌特征与新构造的研究仍处于探索阶段,多以宏观研究为主,有待进一步深入。四明山近南北走向,将山地分为两大水系,东部为甬江水系,西部是曹娥江水系。甬江水系共有两条支流源于四明山,分别为北部的姚江和南部的奉化江。对甬江流域地貌计量指标的研究,有助于分析该地区新构造隆升的空间差异,也为四明山地貌演化及古夷平面构造变形提供理论依据。且甬江该流域地处中国东部深大断裂交界处,受多条断裂带影响,构造活动强烈,地震活动较为明显,为宏观、微观地貌参数之间的关系,多指标地貌参数揭示地貌特征,以及流域相对构造活动性评估等问题研究,提供了理想的场所。基于此,本论文主要以DEM作为基础数据,通过地貌计量指标对甬江流域地貌演化进行研究,以面积高程积分(HI)和面积高程积分曲线(HC)、河流纵剖面拟合函数、河长坡降指标(SL)及Hack剖面等地貌参数,并结合流域地质构造背景与自然地理条件,分析甬江流域地貌演化特征。通过研究流域盆地形状指数(BS)、流域盆地不对称度(AF)、山前曲折度(SMF)、谷底宽度与谷肩高度的比值(VF)等,综合分析甬江流域构造活动状况,并结合地质构造数据,开展甬江不同支流域的对比研究,探讨四明山地区活动构造的差异性,并与流域历史地震资料进行对比和验证。(1)面积高程积分结果并不受DEM数据分辨率高低影响,但是受其面积阈值影响,不同流域所选择的最佳面积阈值并不完全相同。因此,本文以32km~2面积阈值为标准划分出65个子流域。通过面积高程积分计算,甬江流域整体上处于地貌演化的壮年期以及壮年期向老年期过渡阶段,没有地貌演化的幼年期阶段,面积高程积分曲线以下凹形态为主。HI值空间分布受到流域断裂带的影响,甬江流域HI值空间分布特征与流域内主要断裂带走向相一致。(2)通过姚江和奉化江流域HI值及其HC曲线、子流域最大高程、最低高程、相对高差以及流域面积等地貌参数对比,姚江流域HI值为0.097,面积高程积分曲线下凹幅度较大,整体上进入地貌演化老年期阶段;奉化江流域HI值为0.286,面积高程积分曲线下凹幅度较小,进入地貌演化老年(偏壮年)期阶段。由此得到初步认识,奉化江流域构造活动略强于姚江流域,且流域内整体构造活动差异性较为明显。(3)根据河流纵剖面形态拟合结果显示,姚江流域北部支流拟合函数以对数函数为主;姚江流域南部支流拟合函数以指数函数为主;奉化江流域河流纵剖面拟合函数较为复杂,表明流域地壳活动差异性明显。甬江流域河流纵剖面形态多为指数函数型和对数函数型,主要是对该区域隆升构造运动以及流域内岩性差异的显著响应。(4)本研究选取四明山北部、中部及南部共6条支流纵剖面进行Hack剖面及河长坡降指标分析。Hack剖面上凸形态与活动构造导致断层上下两盘地区地势起伏大,SL/K值较高,具有很好的一致性。流域上游河段Hack剖面形态较下游河段更易呈现出上凸形态,根据四明山地区SL/K值与Hack剖面指标对构造活动程度的响应,四明山南部山地构造活动程度较强于中部和北部。(5)通过对甬江流域各子流域BS、AF、SMF、VF、HI等地貌参数指标的提取和分级,计算子流域各参数指标的算数平均值(S/n),定量化评估甬江流域相对构造活动程度差异。构造活动相对强的区域主要分布在奉化江流域的上游支流、鄞江流域的支流部分、四明山北部边缘的姚江支流以及姚江流域下游部分,这与甬江流域断裂带分布位置和历史上发生地震的位置具有很好的一致性。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P931
【图文】：

计算方式,高程,面积,流域

图 1-1 面积高程积分的定义、计算方式与所代表的地形面（引自 Strahler，1952）面积高程积分是将原始的三维地貌受侵蚀作用后土地体积的残存率通过二维的面积高程曲线表示出来（Strahler，1952）。面积高程曲线的形态特征反映流域所处的地貌演化阶段，常用于探讨流域地貌构造活动及演化特征（Strahler，1952；Ohmori，1993；Willgoose，1994）。受构造活动影响显著的流域，地貌演化时间相对短，地貌遭受侵蚀影响相对较小，该流域面积高程积分值较高。在不受构造活动影响或影响很小的流域，地貌演化时间久，地貌遭受侵蚀严重，该流域面积高程积分值较低。Strahler（1952）通过研究认为，根据面积高程积分的曲线特征以及面积高程积分值，可以分析出该流域所处的演化阶段。在流域地貌演化的初期（即河流发育的幼年期），地表受活动构造抬升作用影响显著，受风化、侵蚀等外力作用较弱，地貌遭受侵蚀影响小，土地体积残存率较大，因此

过程图,积分曲线,河流纵剖面,高程

图 1-2 面积高程积分曲线的变化过程（引自 Ohmori，1993）1.2.2.2 河流纵剖面函数拟合模型在河流结构形态中，河流纵剖面形态对流域活动构造的回应最为敏感，与壳活动密切相关（Burnett and Schumm，1983；Snow and Slingerland，1990，洪壮等，2009）。因此，不同学者通过对河流纵剖面形态进行探究，来定量地映河流演变特征以及对构造活动的回应（毕丽思，2011）。河流纵剖面形态特受流域内各种条件（如河流径流量、河床沉积物粒度、河流输沙量、河道岩性及构造活动等）综合作用，因此，通过利用简单数学函数对理想河流纵剖面模以及野外实测的真实剖面进行模拟合研究，均得到有效结果。这不仅可以量化种影响因素与河流纵剖面形态的关联性，而且可以为重建河流古地貌以及预测流演变趋势提供佐证（Snow and Slingerland，1987；Ohmori and Saito，1993）

【参考文献】