基于GIS的侵蚀冲沟与地貌因子的关系-论文.pdf

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1、第32卷第l0期地理研究Vb1-32．No．1O2013年lO月GE0GRAPHICALRESEARCH0ct一2013基于GIS的侵蚀冲沟与地貌因子的关系何福红，高丙舰，王焕芝，王瑞，赛莉莉(1．鲁东大学地理与规划学院，山东烟台264025；2．北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室，北京1008751摘要：冲沟是多种外力作用的结果，展示为多种地貌现象。选择胶东半岛北岩子口小流域作为研究对象，以正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)为数据源，选择土地利用、地形湿度指数、坡度坡长因子、水流动力指数、坡向、

2、平面曲率和地表粗糙度等7个地貌因子，计算小流域土壤侵蚀敏感性，研究侵蚀冲沟与地貌因子的关系。结果表明：冲沟多发生在坡度坡长较大、水流动力强、地表湿度较低的林草地区域，多分布在阳坡的凹面；冲沟大多分布在土壤侵蚀中等敏感性及以上的区域，约占总冲沟的96．4％；在土壤侵蚀中等敏感性及以上区域，实验权重值对验证区冲沟分布的响应精度为87．9％，与实际值93．3％相差较小，精度较高。研究结果可为区域内冲沟侵蚀的评价提供一定科学依据。关键词：GIS；地貌因子；冲沟侵蚀；土壤侵蚀敏感性；胶东半岛D0I：10．1182l／dlyj

3、2013100091引言沟蚀作为一种常见的土壤侵蚀类型，在沟道的侵蚀形成过程中，往往是水流动力和自身重力联合作用的结果”。冲沟的发育造成大量水土流失，被认为是该地区地理环境恶化的主要根源之一口。Ireland在近一个世纪前就对沟蚀的研究有所涉及，但限于以前人们对沟蚀的危害性认识不足以及研究方法的限制，过去几十年对其研究主要集中在小区尺度上的细沟侵蚀上。]，近年来随着国内外对冲沟系统研究的深入和GIS技术的发展，研究方法日益增多，对冲沟侵蚀的认识也不断提高。冲沟是山地、丘陵地区常见的地貌类型，它的发生是由一系列复杂的

4、、彼此相互影响的因素共同决定的，比如地貌、土壤类型、地形特征、人为影响、植被覆盖等。地理学上的地貌因子有很多，比如有高程、流域面积、地表粗糙度、坡度与坡向、地形曲率(包括平面曲率和垂直曲率)、汇水面积等。胶东半岛为低山丘陵地貌区，多暴雨，众多侵蚀沟发育，沟壑切割深，冲沟侵蚀已成为胶东半岛最重要的土壤侵蚀过程，是河流泥沙的主要来源。然而，目前国内沟蚀的研究主要集中于黄土高原地区和东北黑土区，且大多数学者对冲沟的研究主要集中在利用多时段影像或GPS测量生成DEM来研究冲沟的发展变化规律。”，而对于冲沟与其地貌影响因子的

5、关系研究较少uq。基于此，本文选择胶东半岛北岩子口小流域作为研究区域，选择土地利用方式、地形湿度指数(TwI)、坡度坡长因收稿日期：2013—03—25；修订日期：2013—07—18基金项目：国家自然科学基金项目(41001160)；山东省中青年科学家奖励基金(BS2011NY005)作者简介：何福红(1978一)，男，湖南衡阳人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事土壤侵蚀与3s技术应用等研究。E—mail：fuhonghel12@126．com1856．1864页地理研究32卷2．2．1影响因子的选择⋯东半岛地

6、区，F}1于其特殊的气候、地形、土壤、植被覆盖和土地利用等特征，非常有利于冲沟的发育。但由于研究区域范围较小，其气候、岩性、母质和土壤类型的空问异质性较小，在分析其对侵蚀冲沟的影响时可以不加考虑。故本文选择土地利用方式、地形湿度指数、坡度坡长因子、水流动力指数、坡向、地表粗糙度、平面曲率等地貌因子，分析其j侵蚀冲沟分布的关系。十地利用力式与土壤侵蚀产沙密切相关。土地利用与土地覆被变化改变原有地表类及其覆盖度和微地形，从而影响土壤侵蚀的动力和抗侵蚀阻力系数，成为土壤侵蚀的诱发和强化因素j、地形湿度指数(topogra

7、phicwetnessindex，TwI)能够准确反映地形的地势变化及其对地表流的影响，从而在土壤水分空问分布与径流模拟研究中得到广泛应用。Moore等提fI{r计算地形湿度指数的定量方法⋯，即：TWI=ln(As／tana)(1)式·f1．As是特定区域的流域面积；提像元坡度。坡度坡长因子(1ength—slopefactor，LS)早在经典土壤侵蚀模型RUSLE中就被作为地形影响的一个重要因素。地形【大J子中的坡长因子(L)和坡度因子(S)，对土壤侵蚀有着重要的影口向。通过DEM来计算坡度坡长因子的公式有很多，

8、这里采用Moore等提的计算坡度坡长因子的公式1，即：⋯＼tnLS=(而cellsize】x(sino40．0896)(2)＼二二-1J／式中：砌是水流累积量；cellsize是像素单位；提像元坡度；m、是同定值，取m=0．2，／7=0．7、水流动力指数(streampowerindex，SPI)是Moore等提出的基于特定流域面积的水流侵蚀的一种，它的计算