兰州榆中地区泥石流发育的地形因子研究

地形地貌因素是导致地质灾害发生的重要因素之一。针对西北黄土地区地表破碎的特点,探究地形地貌对泥石流发育的控制机制,找出在不同地形因子作用下泥石流的发育特征。本次实验以兰州市榆中地区为研究区,探讨在不同沟床比降、沟坡坡度、流域面积、相对高差和沟壑密度时泥石流的数量分布,实验得出：沟床比降、沟坡坡度和流域面积对泥石流影响大致呈正太分布,沟床比降在100‰～200‰,沟坡坡度为20°～30°和35°～50°,流域面积在1～10 km²,沟壑密度在0～1.5 km/km²内泥石流发育较好,危险性较高。     

黄土地区地形特征参数分布特征的统计分析

黄土高原长期在风力和水力交互的外动力地质作用下,形成了以塬、梁、峁为主的特殊地理景观和地貌类型.研究不同黄土地形的特征参数的分布特征对探索黄土地震滑坡的形成机理和古地震滑坡的地形恢复具有重要的理论和实际意义.以黄土地区为背景,选取600组典型的黄土塬、梁、峁的地形数据,在ArcGIS软件平台的支持下,基于30 m精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,运用3D Analyst功能对黄土塬、梁、峁的坡度与坡向这两种地形特征参数进行提取与分析,并将其与滑坡的滑动方向、原始坡角进行对比.结果 表明:黄土塬、梁、峁的坡度分布范围分别为8.189°～48.66°、0.917° ～44.052°、2.16°～42.91°;塬的坡度最大值的坡向主要集中在北、西北、东北方向,坡度最小值坡向分布在西南、南方向;梁的坡度最大值的坡向主要分布在东、西,坡度最小值坡向分布在东北、北方向;峁的坡度最大值的坡向主要分布在南、西南方向,坡度最小值坡向分布在东北方向.统计结果表明,塬、梁、峁的坡度值分布基本符合正态分布;滑坡的滑动方向与其所在地貌单元的斜坡坡度最大值的坡向基本一致,其原始坡角与其所在黄土地貌的斜坡坡度最大值相近.研究结果对研究黄土地区滑坡的发育机理以及古滑坡原始地形恢复结果合理性的检验具有一定的参考价值.     

皖西大别山区土壤侵蚀空间分布特征及与地形的关系

基于修正的通用土壤流失方程和GIS空间分析方法,定量分析了皖西大别山区土壤侵蚀空间分布特征,讨论了侵蚀强度与海拔、坡度、坡向等因子的关系.基于信息熵模型评价地形因子与土壤侵蚀强度的空间相关性结果表明:(1)皖西大别山区2010年土壤侵蚀总量为1844.30×10~4t,平均侵蚀模数为1415.05t/km~2·a.区域以微度和轻度侵蚀为主,分别占总面积的52.95%和31.99%,侵蚀强度由东南至西北逐渐加剧.(2)坡度和海拔主导着区域内土壤侵蚀强度的空间分布.随着坡度和海拔增加,侵蚀强度不断加剧,强度侵蚀的面积比例增加,微度侵蚀的面积减少;在坡度15-25°区域、海拔200-500m区域的土壤侵蚀总量最大.坡向对土壤侵蚀强度的影响较小,土壤侵蚀强度在东南坡向较其它坡向略强.(3)地形因子与土壤侵蚀强度的空间相关性强弱为:坡度海拔坡向.坡度是安徽省大别山区土壤侵蚀强度的主导因子.     

基于三维激光扫描的崩岗沟道侵蚀与坡向发育及其侵蚀量计算

探讨崩岗流域沟道侵蚀及其引起的崩岗坡面的坡向变化,对崩岗流域的科学整治具有重要意义;崩岗沟道侵蚀量的计算,是崩岗流域侵蚀强度划分和崩岗侵蚀方式甄别的主要依据.利用Leica Scan Station 2三维激光扫描仪,以广东五华县莲塘岗崩岗为研究案例,通过3年共计6次定位监测,获取了5个监测周期的高精度地形数据.以此为基础,结合Arc GIS软件,对崩岗沟道发育及其坡向变化进行定量分析.研究结果表明,沟道侵蚀是崩岗流域主要侵蚀方式之一,53.6%的侵蚀量来自切沟和冲沟的沟床下切和沟壁侧蚀,其中下切侵蚀又是沟道侵蚀的主要形式.沟道总长度和流域切割密度出现先增加后减小的阶段性变化,3年平均流域切割密度为158km/km2.沟道走向对崩岗坡面的坡向发育具有控制作用.沟头的细沟和切沟的溯源侵蚀对坡面的坡向具有重塑作用,坡面面积减少的坡向的反方向,即为沟道溯源侵蚀的主方向.侵蚀强度最大的坡向与主沟道发育的走向NNW—SSE一致,这是由当地区域构造应力场的一组剪切应力产生的裂隙走向所决定的.沟道侵蚀作用对崩岗流域演化具有深刻的影响.     

基于137Cs示踪法的小流域系统坡长要素坡面侵蚀机制

基于137Cs示踪法研究了小流域不同坡度、坡而植被类型下的系统坡长侵蚀作用规律.结果表明:在系统坡长尺度上坡而侵蚀强度存在峰值,且该峰值的位置位于系统坡长的中、下游.系统坡长侵蚀作用过程呈溅蚀一片蚀一近坡纹沟发育一细沟发育一切沟、冲沟侵蚀排泄一坡而侵蚀稳定(至基准面)的动态演化过程.各过程对应的坡面分布区域,上段坡而以溅蚀、片蚀为主,中上段以纹沟侵蚀为主,中下段以细沟侵蚀为主并发生侵蚀泥沙径流经由切沟、冲沟排泄现象,下段以溅蚀为主并辅以一定的下泄面蚀.在系统坡长要素侵蚀作用过程中,坡度仅对峰值出现位置起控制作用,而对坡长侵蚀作用规律无影响.地表植被对坡长侵蚀作用干扰较强,主要是通过对地表径流的拦蓄作用实现的.     

东北黑土区小流域侵蚀产沙影响因素分析

利用东北黑土区拜泉县17个水库控制流域作为分析样本,提取水库控制流域侵蚀产沙及相关影响因子,采用相关性分析、多元线性回归分析和主成分分析等方法,开展小流域产沙及其影响因素研究。研究得出:该研究区产沙模数变异大,与流域面积相关性不显著,而在0.01水平上与流域平均坡度、最大高程、高程差和降雨侵蚀力等呈显著正相关,与水土保持因子和聚集指数呈显著负相关;构建的多因素产沙模数回归方程中,水土保持措施因子和地形起伏度2个因素对悬移质产沙模数SSY的解释度达到68.0%。流域景观水平因子、流域形态因子、地形因子和土壤可蚀性因子对流域产沙的贡献率分别为25.1%、13.8%、7.1%和26.1%,这4个主成分对SSY的解释程度为72.2%。研究表明,在东北黑土区设法减小流域坡度、高差和土地的破碎化是控制土壤侵蚀的有效办法之一。     

不同雨强和坡度条件海涂盐土边坡侵蚀细沟发育过程

采用室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(11.3°、21.8°、35.0°)和降雨强度(85 mm/h、110 mm/h、125 mm/h)条件下,模拟海涂盐土边坡细沟发育过程。坡面侵蚀细沟发育动态采用数码摄像进行监测,通过Image-Pro Plus(IPP)6图像分析软件对图像和数据进行整理。结果表明:(a)不同坡度和降雨强度条件下,径流产生后,很快在坡面形成细沟且细沟沟网密度变化较快;细沟数量、细沟深度、细沟平均宽度和细沟密度均随降雨时间延长而增大。(b)缓坡度条件下,土壤跌坑发育慢,细沟侵蚀率低;随着坡度增大,坡面跌坑形成后水流聚集迅速,水流侵蚀冲刷力强,细沟发育快。(c)细沟发育越深,坡面细沟数量也越多;坡面侵蚀率与细沟平均深度及水流雷诺数分别在p0.05和p0.01水平上呈显著的正线性相关关系。     

基于Landsat数字影像的阿尔泰山乔木林空间分布

【目的】以新疆阿勒泰林场乔木林为研究对象,通过遥感与地理信息技术量化分析森林的空间分布规律,为定量评估森林的生态功能提供数据基础和支撑。【方法】运用3S技术,基于DEM数据、Landsat数据和森林资源调查数据,定量分析乔木林与地形因子的空间关系。 【结果】地形因子与乔木林的空间分布在0.01水平上显著相关。研究区乔木林90%分布在海拔≥1 500～2 400 m,其中在海拔≥1 800～2 100 m分布频率最大,达39%; 其次是≥2 100～2 400 m,为27%; 海拔≥900～1 200 m和≥2 400～2 700区域林地乔木林分布较小。78%的乔木林分布在北坡、东北坡、西北坡,其中,在北坡的比例达到45%,在东北坡、西北坡的比例为33%。在坡度上主要集中于斜坡、陡坡、急坡,占比达到85%,其中在陡坡分布频率最大,达到37%。【结论】海拔、坡向和坡度是影响乔木林空间分布的主要生态因子。阿尔泰山乔木林适宜生长在海拔≥1 500～2 400 m,坡向为北坡、东北坡、西北坡,坡度涵盖斜坡、陡坡、急坡的区域。     

地形条件对汉康陵封土土壤属性的影响

以汉康陵封土四个坡向(东、南、西、北)和3个坡度(5°、10°、25°)样地土壤为研究对象,利用MS2000激光粒度仪测定土壤粒径分布(PSD)特征;并计算土壤PSD的分形维数(D值)和三种土壤可蚀性K值;分析土壤有机质、D值、K值的空间分布特征。结果表明:土壤有机质和D值呈对数正相关关系,二者在各坡向表层土壤之间的变化顺序一致,表现为东坡西坡北坡南坡;前者在各坡向之间差异均显著,后者在东坡和西坡,西坡和北坡之间差异不显著;陵顶土壤有机质含量最低。表层土壤K_(诺莫)和K_(epic)值在各坡向的变化顺序分别为东坡西坡北坡南坡陵顶和东坡=西坡北坡南坡陵顶。有机质和D值随坡度的变化表现为西25°西10°、东5°东10°,而K_(诺莫)随坡度的变化顺序与之相反。可采用诺莫法和Epic方法进行古代帝陵封土遭受侵蚀的敏感性评价,相对K_(epic),K_(诺莫)在不同地形上的变化更显著,并可用土壤有机质百分含量和D值对K_(诺莫)进行线性拟合,决定系数为0.993。     

公路路基压实黄土坡面人工降雨侵蚀试验

公路压实高原二区黄土(Q2)路基坡面人工降雨侵蚀试验研究表明,坡面冲蚀强度与雨强、降雨历时、坡长、坡角、压实度、土壤粘性皆有一定关系,高原二区粘性黄土冲蚀强度随时间增加而减小过程对坡面防蚀有利,在得出历时1h降雨坡面平均冲蚀强度及长历时坡面侵蚀强度随时间变化的经验公式基础上,提出减小坡面冲蚀强度方法。首先考虑增加压实度减小坡面土体重力侵蚀来减少坡面总体侵蚀量;实际工程中采用修筑截水平台或截水沟减小降雨侵蚀坡长或坡高,可大大减小冲蚀强度;坡高h不变时,坡角避开冲蚀强度最大的临界坡度为25.9°;坡高一定及边坡稳定情况下,边坡坡角应尽量避开15°～60°范围,大于70°或小于15°的坡面冲刷很小,对于70°以上坡角特别适应于直立性黄土坡面。     

闽西北将乐县地形景观空间分异性研究

以福建省将乐县为例,研究不同地形因子带来的景观生态效应,为生态保护、区域发展及管理提供新的理论基础.用Arc GIS10.0软件提取将乐县地形因子的景观要素图,用景观/斑块面积、斑块数、平均斑块面积、景观形状指数和连接性指数五个景观指数定量描述三个地形因子组合分别作用下的景观格局信息.结果表明,将乐县的(低山/中山,陡坡)、(阴坡/半阴坡/半阳坡/阳坡,低山/中山)、(斜坡/急坡,坡向)等景观分布广泛,但连接性指数低;(低丘,陡坡/急坡)、(平坡,坡向)、(急坡/险坡,无坡向)分布极少,但景观连接度高.坡度为景观空间镶嵌关键因子,地貌是影响其分布的重要因素,坡向影响较弱.地貌-坡度组合,不同坡度类型受高丘作用明显;坡度-坡向组合,不同坡向类型受平坡和险坡影响大;坡向-地貌组合,不同地貌类型受坡向作用弱.     

地形因子对人口空间分布影响分析——以黄山市为例

利用黄山市人口统计数据(2000年)及地形数据,就地形因子与人口空间分布的关系进行定量分析.结果表明:海拔、坡度和坡向对人口空间分布都有显著的影响.海拔的影响表现在海拔400m以内人口密度变化显著,海拔400m以上人口密度变化平缓,海拔与人口密度呈混合函数关系.坡度的影响表现在从0°到10°内人口密度显著递减,从10°到40°人口密度递减平缓,呈Inverse函数关系.坡向的影响表现在不同坡向上的人口密度有显著差异.在此基础上,通过建立基于海拔、坡度和坡向的地形因子指数模型,定量分析地形因子对人口分布的影响,结果表明地形指数与人口空间分布呈对数函数关系.     

DEM地形信息因子的量化关系模拟——以陕北黄土高原的实验为例

黄土高原地区各种地貌类型形成是一个复杂的系统过程,地貌形态可以看成是各种地形信息因子复合在一起的一个函数。基于1：10000DEM数据,在六个实验区内各随机选择两个完整小流域作为研究对象,以沟壑密度作为因变量,以整个流域的平均坡度、平均坡长和海拔高差（即流域内的地面起伏度）为自变量进行量化模拟。实验证明沟壑密度与坡度、相对高差和坡长之间呈现一种很强的多元线性相关关系,综合模拟三个不同因子与沟壑密度之间的量化相关关系,对整体研究黄土高原地貌的成因机理和形态特征具有重要的理论和实践意义。     

基于WaTEM/SEDEM模型的双枫潭流域侵蚀产沙模拟

采用WaTEM/SEDEM模型,以湖南省3个流域为研究对象,利用莲花堰和石门坎水文站水沙数据对模型进行校正和验证,并将验证后的模型模拟双枫潭流域的侵蚀产沙,模拟结果表明:双枫潭流域年均产沙模数为631t/km2;受地形和土地利用的影响,流域侵蚀模数在0~10°坡度范围内总体呈现沉积,而在大于10°的坡面上侵蚀强度随坡度增加而增加.流域内旱地土壤侵蚀强度为3 345t/(km2·a);草地侵蚀速率为430t/(km2·a);林地和灌木林用地总体上表现为沉积,其沉积速率分别为110和83t/(km2·a).将以上模拟结果与其他相关研究比较,证实WaTEM/SEDEM模型在模拟流域侵蚀产沙方面有很好的应用前景,利用该模型可为流域水土保持措施实施提供科学依据.     

天祝居民点分布及其与地形的关系

运用地理信息技术,以甘肃天祝为研究区域,定量分析了该地区居民点空间分布特征及其与地形的关系。研究表明,甘肃天祝居民点总体呈随机分布,区内分布特征有明显差异;居民点分布密度很小,河谷和山地区差异较大;居民点分布与高程存在负相关关系,与周围一定范围内的坡度有较好的相关性。     

摩天岭北坡东南段草本植物多样性对地形因子的响应

通过对摩天岭北坡东南段植被及其环境因子的系统取样调查,采用相关分析和逐步回归分析阐释了摩天岭北坡典型森林群落内的草本植物多样性规律,探讨了森林群落草本多样性对地形因子的响应.结果表明:随着海拔梯度的升高,草本植物的Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数变化趋势基本相同,均呈先增加再降低、再增加再降低的变化趋势.Simpson优势度指数随海拔梯度的增加呈现先降再升、再降再升的变化趋势.坡位是影响研究区植物多样性最重要的地形因子,坡向和坡形也与植物多样性指数相关性显著,坡度与多样性指数的相关性极不显著.     

地下采煤区地质灾害发育空间特征及其成因

以太原市万柏林区为研究区,收集区内崩塌、滑坡、不稳定斜坡和地面塌陷四种地质灾害分布信息,选取数字地貌因子、地下采煤区范围、地质构造与岩性、植被覆盖度和土地利用信息为地质灾害发育特征因子,基于Arc GIS空间分析功能,分析了研究区地质灾害的发育空间特征及其成因。结果表明:研究区内地质灾害在地貌特征上主要发育于1 000～1 300 m高程位、5°～15°坡度区间,东北向分布最多,西北向分布最少;灾害点距地质构造越远,受其控制越弱,灾害点空间走向上呈带状分布,与地质构造走向呈现较强吻合度,而中厚层具泥化夹层软硬相间砂页岩夹煤层岩组是地质灾害的高发育区;植被密集区是研究区内地质灾害高发区;地下采煤区范围内地质灾害发育数量占到研究区总灾害点数量的一半。因此,地下采煤扰动影响是研究区内地质灾害发育的主要成因,但地质灾害发育同时受东西向线状地质构造控制。     

汶川地震震中区崩塌发育规律

研究区为汶川地震的震中区,是研究地震崩塌最为典型的区域。通过详细的野外实地调查,结合遥感解译的成果,分析震中区崩塌灾害的空间分布特征以及影响崩塌灾害发育的重要因素,揭示了震中区崩塌灾害的发育规律。研究区内崩塌灾害在平面分布上,主要沿水系沟谷两岸呈线状分布,并且多位于断裂带的上盘;剖面分布上,崩塌的发生存在明显的背坡面效应和断层错动方向效应。斜坡坡形、坡向、坡高、坡度以及岩性是影响斜坡崩塌灾害发育的重要因素。区内崩塌失稳机制以滑移式和倾倒式为主。     

兰州青水村黄土陷穴的侵蚀临界研究

利用无人机获取兰州市青水村高分辨率遥感影像及数字表面模型,通过识别陷穴并提取陷穴发育的地形特征值,得到了陷穴发育的侵蚀临界.结果表明,青水村陷穴主要位于沟间地边缘及沟床中,由于坡向影响了植被生长与水分运移方式,导致正北、西南和正南等坡向陷穴发育较少.陷穴发育的侵蚀临界在A-S图上呈现聚集分布,其坡度(tan值)主要集中于0.60～1.36,所需汇水面积主要集中于100～1 000 m²,侵蚀临界值(AS²)位于25～726 m².发育有陷穴的一级沟谷中陷穴数量大多<4个,随着一级沟谷面积增加,沟谷中陷穴超过4个的比例增加但陷穴密度减少.陷穴的发育与切沟演化有关,陷穴数量过多会使陷穴间的连接部分坍塌形成切沟,因此陷穴是连接坡面过程与河道过程的重要纽带,决定了黄土区的地貌格局.     

基于物源特征的白龙江流域泥石流易发性评价

白龙江流域是泥石流地质灾害的易发区和高发区,历史上曾发生过多次泥石流灾害。为探讨物源对泥石流的影响,对流域内泥石流物源数量、类型、分布进行了详细地调查分析,进而研究了物源转化泥石流的方式。在分析泥石流物源发育影响因素的基础上,采用确定性模型与灰色关联组合方法,筛选出物源敏感性、坡面侵蚀程度、沟床比降、沟壑密度四个因子,运用AHP模型进行区域泥石流易发性区划。得出以下认识：(1)白龙江流域泥石流物源分为重力侵蚀堆积型、坡面侵蚀汇集型、沟道侵蚀堆积型和弃渣侵蚀堆积型。其中物源量最多的为重力侵蚀堆积型,分布面积最广的是坡面侵蚀汇集型;(2)泥石流的物源多分布于坡度在15°~45°范围内的斜坡上,1 000~2 500 m的高程范围内,距离断裂500 m范围内,且物源量与植被覆盖率呈较好的负相关性;(3)流域内物源转化为泥石流的方式主要有崩落冲刷拉槽型、集中堵塞溃决型、沟道揭底铲刮型、坡面径流侵蚀溜滑型;(4)白龙江流域泥石流高易发区位于物源分布密集区,即泥石流流域中下游两岸。