基于GIS的中国径流输沙时空动态变化研究

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1、摘要本文着眼于区域水土流失评价模型对于径流泥沙因子的需要，利用水文站实测数据，以全国为研究对象，在GIs支持下，利用径流泥沙物质平衡原理，计算机制图和GIs空间分析方法，在多种时间尺度上(包括多年平均、10年、年)对全国径流泥沙因子时空变化特征进行了系统研究。研究的结果主要有:1在已有基础上，基于全国水系图、全国地貌图、全国地形图等专题图件资料，编制了全国水文计算单元图。该图基于径流泥沙物质平衡原理，定量记录了各计算单元之间径流泥沙物质汇集关系，集成了全国主要控制性水文站径流、输沙数据，构成一空间型水文数据库，为

2、全国泥沙、径流因子时空间动态分析提供了基础数据和统一计算单兀。2.根据径流泥沙在上下游之间的传递汇集关系和水沙物质平衡原理，利用编程方法完成了各计算单元径流输沙模数的分析和定量计算，根据计算出的数据，在GIs支持下编制了三种时间尺度、共计12期径流输沙模数等值线图和相应的栅格图，完成了径流泥沙数据由点到面的转换并恢复了径流输沙模数的连续表面，为进行全国径流输沙状况时空动态分析和区域水土流失模型开发提供了数据基础。根据图形统计结果，全国输沙总量约33亿吨，径流总量约32000亿m3.3.在ARC/INFO环境下，基

3、于上述图文件，利用空间统计与比较、地图代数运算和拓扑叠加等分析方法，对全国各种级别输沙模数的面积比例、输沙量比例、面积与输沙量关系进行了分析，同时对两种时间尺度(10年尺度和年际尺度)的输沙状况变化，进行了时间和空间上的动态分析。分析表明:(1)我国输沙状况表现出明显的宏观分异规律，冀北辽西山地、雁北高原、黄土高原、川中丘陵、西南高原山地和淮南丘陵，存在明显侵蚀高值地区;江南丘陵和东北漫岗丘陵为我国两个弱输沙模数区;黄淮海平原、长江中下游平原和河套平原为淤积地区，总面积占全国总面积的10%左右。(2)就全国而言，

4、输沙量主要产生于侵蚀剧烈地区(输沙模数>15000t/km2.a)，占全国总面积3%左右的土地集中了全国总输沙量的50%.(3)从时间上看，从50年代到80年代，全国输沙模数和输沙量均呈现出降低趋势。4初步形成了比较完善的径流泥沙数据计算分析方法，包括:编制水文计算单元图，分析并记录径流泥沙物质汇集关系，建立水文计算单元数据库;以水文计算单元中心点位置及其属性值为基础，生成径流模数和输沙模数等值线图和栅格图;径流输沙的时空间动态分析等。关键词:中国水文计算单元径流泥沙时空变化专题制图Spatial-tempora

5、lChangeofRunoffandSedimentDischargeofChinaRenHongyu(NorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry,InstituteofSoilandWaterConservation.ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources)AbstractTheconstructionofapredictionmodelforregionalsoilandwaterlos

6、srequiresresearchofrunoffandsuspendedsedimentdischargefactors.Basedonhydrologicaldatacollectedfromnationwidehydrologicalstations,thespatial-temporalchangeofrunoffandsedimentdischargeofChinahasbeensystematicallystudiedinmulti-temporalscales(includinglong-terma

7、verage,decadalandannual)byvalidatingtherunoffandsedimentbalance,andusingco-assistantcartographyandoverlayanalysismethodsofGIS.Themainresultsareitsfollows.1.ChineseHydrologicalCalculationPolygonhasbeenmappedbasedonexistingthematicdigitalmapofChina,includingari

8、vermap,ageomorphologymapandatopographicmap.Accordingtomaterbalancetheory,therunoffand-sedimentaccumulativerelationshipwasrecordedandtherunoffandsedimentdataintegratedfromChinesehydrologic