基于DEM的晋西北地区黄土沟谷不对称特征研究

发布时间：2020-06-27 05:31

【摘要】：沟谷的不对称特征是指沟谷在经历了复杂发育过程后表现出的两侧坡面形态与结构不一致的现象,这种特征是复杂流域单元的基本特征之一,在相当程度上反映着流域单元发育演化进程。有关沟谷不对称发育演化的研究一直是学术界相关领域关注的热点,但对于沟谷不对称特征的形态提取与定量化分析的系统性研究亟待深入。本文以晋西北黄土丘陵沟壑区的偏关河和县川河两流域为研究样区,以多级嵌套流域为尺度序列,结合数字地形分析理论与方法,利用不同分辨率DEM数据及地质图等数据,系统性的分析并阐述了晋西北地区沟谷不对称特征。本文的主要研究内容和结论如下:1.多尺度流域沟谷不对称特征分析方法。黄土沟谷网络不对称特征受多种因素影响。地质构造作用等内营力控制着沟谷网络宏观整体格局,各种环境因素对沟谷特征进行更为细致的外力微观雕琢。针对该特性,在大尺度,利用高程条带法,基于剖面形态对沟谷不对称特征进行分析;在中尺度,利用沟谷偏离度度量指标衡量主沟谷的偏度;在小尺度流域,采用多指标地形因子对其不对称特征进行分析。研究结果显示,晋西北地区黄土沟谷在宏观尺度下,偏关河与县川河均为干流北侧区域发育程度更为成熟、复杂,表现出“北凸南凹”的形态特征;在中小尺度,小流域黄土沟谷不对称表现出随机、程度各异的特征。2.黄土沟谷不对称特征量化指标构建及空间格局分析分别从剖面形态特征、沟谷形态特征及坡面形态特征三个层次构建黄土沟谷不对称特征量化指标体系,并利用主成分分析法对小尺度下沟谷特征量化因子进行综合。研究结果表明,针对三个空间尺度,各指标因子可以从不同角度有效度量沟谷不对称特征。且微观尺度下,量化因子具有较强的空间依赖性,随空间尺度的增加,其对沟谷不对称特征的描述效果也在下降。在区域差异方面,晋西北地区,尤其是偏关地区小流域具有明显的不对称特征,随着沟谷的发育,愈趋于对称状态,而平均坡度比、沟蚀非沟蚀面积比以及地表粗糙度比表现出比较明显的坡向依赖性,总体而言,阴坡、半阴坡发育的沟谷侵蚀程度更高。3.晋西北地区黄土沟谷不对称特征机理探讨基于晋西北地区存在的黄土沟谷不对称特征的分异规律,从基岩构造与黄土堆积、水热条件与植被覆盖以及流域单元内部与相邻流域之间的相互作用等三个方面,分析区域内沟谷不对称特征的机理。结果显示,下伏基岩构造与黄土堆积是造成区域内沟谷不对称特征首要原因,偏关河与县川河流域之间的相互作用,将使得各自沟谷不对称更为显著。而水热条件与植被覆盖对大尺度沟谷不对称特征的影响相对较小。本研究对于揭示晋西北地区黄土地貌的形态特征及其成因机理具有一定的意义,也是基于DEM数据分析黄土地貌区域差异性的一次有益探索。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P208;P931.6

【参考文献】