地理科学进展 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (4): 707-717.doi: 10.18306/dlkxjz.2022.04.014
收稿日期:
2021-06-03
修回日期:
2021-09-24
出版日期:
2022-04-28
发布日期:
2022-06-28
通讯作者:
*周毅(1984— ),男,河南南阳人,副教授,主要从事GIS数字地形分析研究。E-mail: zhouyilucky@snnu.edu.cn作者简介:
刘畅(1997— ),女,辽宁阜新人,硕士生,主要从事DEM数字地形分析研究。E-mail: 15771969698@163.com
基金资助:
LIU Chang1(), ZHOU Yi1,*(
), LEI Xue2
Received:
2021-06-03
Revised:
2021-09-24
Online:
2022-04-28
Published:
2022-06-28
Supported by:
摘要:
沟谷地是黄土高原地貌形态特征变化最明显的区域,其发育对整个黄土高原地貌发育具有重要的控制性作用。论文基于5 m分辨率的DEM数据,在陕北黄土高原遴选包含15种地貌类型的42个样区,以沟谷密度、水平逼近度与切割深度作为纵向、横向与垂向3个维度的代表因子,分析了沟谷的多维发育进程、特征、空间分异及影响因素。研究结果显示:陕北黄土高原南北方向上沟谷发育呈现由溯源侵蚀主导转向横向溯源侵蚀主导、溯源下切侵蚀主导到横向溯源侵蚀主导,54.8%的样区各维度对整体发育进程的影响程度相近,且86.4%处于陕北黄土高原中部地区,即中部地区多维度发育均衡,南北两端以溯源侵蚀与横向侵蚀为主。结合面积—高程积分分析发现沟谷发育可划分为3个阶段:发育初期以溯源侵蚀为主,带动下切侵蚀伴有横向侵蚀;发育中期以溯源侵蚀为主,伴有持续性横向侵蚀与较强下切侵蚀;发育晚期以横向侵蚀为主,伴有一定程度的溯源侵蚀与轻微下切侵蚀。黄土厚度对沟谷系统垂向下切侵蚀的影响最大(Cv=0.164),土地利用类型对沟谷系统横向侵蚀的影响较大(Cv=0.0681),林地对于维护各个维度的抗侵蚀能力最强,生长茂密的草地和灌木林及作物次之,生长稀疏的牧草和作物较差。
刘畅, 周毅, 雷雪. 陕北黄土高原水蚀沟谷多维度侵蚀特征量化研究[J]. 地理科学进展, 2022, 41(4): 707-717.
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表1
42个样区位置及地貌类型特征
样区编号 | 纬度/(°N) | 经度/(°E) | 地貌类型 | 样区编号 | 纬度/(°N) | 经度/(°E) | 地貌类型 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 34.73 | 107.41 | 黄土覆盖的中起伏陡中山 | 22 | 36.73 | 108.28 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土狭斜梁 |
2 | 34.98 | 107.78 | 倾斜的中海拔侵蚀堆积黄土塬 | 23 | 36.94 | 107.34 | 平坦的中海拔侵蚀堆积黄土塬 |
3 | 34.54 | 108.16 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土狭斜梁 | 24 | 36.98 | 108.78 | 黄土覆盖的中起伏缓中山 |
4 | 34.9 | 108.03 | 黄土覆盖的小起伏缓中山 | 25 | 36.98 | 109.53 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁 |
5 | 35.10 | 108.41 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土狭斜梁 | 26 | 36.90 | 110.22 | 中海拔侵蚀堆积黄土梁塬 |
6 | 35.10 | 108.84 | 黄土覆盖的中起伏缓中山 | 27 | 37.06 | 110.28 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁 |
7 | 34.90 | 108.41 | 倾斜的中海拔侵蚀堆积黄土塬 | 28 | 37.23 | 109.03 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁 |
8 | 35.10 | 109.41 | 黄土覆盖的小起伏平缓中山 | 29 | 37.27 | 108.34 | 中海拔河谷平原 |
9 | 35.29 | 111.09 | 侵蚀剥蚀小起伏缓低山 | 30 | 37.23 | 107.66 | 中海拔侵蚀堆积黄土梁塬 |
10 | 35.27 | 109.03 | 黄土覆盖的小起伏缓中山 | 31 | 37.44 | 108.72 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土狭斜梁 |
11 | 35.48 | 109.34 | 倾斜的中海拔侵蚀堆积黄土塬 | 32 | 37.40 | 109.41 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁 |
12 | 35.98 | 109.09 | 黄土覆盖的小起伏缓中山 | 33 | 37.52 | 109.72 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土峁梁 |
13 | 35.98 | 109.78 | 黄土覆盖的中起伏缓中山 | 34 | 37.60 | 110.28 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁 |
14 | 36.06 | 110.28 | 侵蚀剥蚀中起伏陡中山 | 35 | 37.81 | 109.91 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土峁 |
15 | 36.31 | 110.16 | 中海拔侵蚀堆积黄土残塬 | 36 | 37.81 | 109.41 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土峁梁 |
16 | 36.23 | 109.53 | 黄土覆盖的中起伏平缓中山 | 37 | 37.81 | 109.22 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土峁 |
17 | 36.31 | 108.91 | 黄土覆盖的中起伏缓中山 | 38 | 37.98 | 110.28 | 中海拔侵蚀堆积高深谷黄土峁 |
18 | 36.48 | 108.66 | 黄土覆盖的中起伏陡中山 | 39 | 38.10 | 109.91 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁梁 |
19 | 36.56 | 109.41 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁梁 | 40 | 38.48 | 110.53 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁梁 |
20 | 36.77 | 109.91 | 中海拔侵蚀堆积低浅谷黄土峁梁 | 41 | 38.60 | 110.78 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土狭斜梁 |
21 | 36.77 | 109.03 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土峁梁 | 42 | 38.98 | 110.84 | 中海拔侵蚀堆积高浅谷黄土狭斜梁 |
表2
多维度代表因子指标系统
指标名称 | 指标定义 | 计算公式 | 地理意义 |
---|---|---|---|
沟谷密度 (km/km2) | 沟谷总长度与流域面积之比 | | 反映沟头前进及沟谷侵蚀发育程度的重要指标。指标值越大,说明沟头前进程度越大,即沟谷生长延伸程度越大,发育程度越高 |
水平逼近度 (m/m) | 沟谷长度与上游水流长度和沟谷长度之和之比 | | 表示沟谷源点在水平方向上向流域分水线逼近的程度,直观反映了沟谷系统横向发育程度。指标值越大,横向发展程度越高,沟谷横向侵蚀程度越高 |
切割深度 (m) | 在地面某点的一定邻域范围内,平均高程与最小高程的差值 | | 直观反映了沟谷下切发育程度和地表被侵蚀切割的程度。指标值越大,地表侵蚀切割越剧烈,沟谷下切发育程度越高 |
表4
不同多年平均降雨量下的多维度代表因子对比
因子 | 年平均降雨量/mm | 离散系数 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
375~400 | 400~425 | 425~450 | 450~475 | 475~500 | 500~525 | 525~550 | 550~575 | 575~600 | >600 | ||
沟谷密度/(km/km2) | 1.00 | 0.62 | 0.78 | 0.55 | 0.48 | 0.61 | 0.44 | 0.24 | 0.19 | 0 | 0.065 |
水平逼近度/(m/m) | 1.00 | 0.84 | 0.42 | 0.24 | 0.63 | 0.23 | 0.61 | 0.89 | 0.25 | 0 | 0.095 |
切割深度/m | 1.00 | 0.49 | 0.65 | 0.91 | 0.91 | 0.60 | 0.90 | 0 | 0.17 | 0.26 | 0.103 |
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