| 题名 | 景观格局对流域侵蚀产沙及泥沙输移过程影响研究 |
| 作者 | 王计平 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈利顶 |
| 关键词 | 景观格局 侵蚀产沙 泥沙输移 尺度 土地利用格局 |
| 中文摘要 | 黄河中游的河口镇—龙门区间（简称河龙区间）是我国乃至世界水土流失最严重的区域之一。流域侵蚀产沙及泥沙输移过程（以下简称“过程”）作为该区域地表主要生态过程，其影响因素涉及气候、土壤、人口增长和政策等，而其中以土地利用和地形地貌为要素的景观格局在影响过程发生与发展中扮演着十分重要的角色。探讨景观格局对流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的影响，对理解景观格局与生态过程关系，实现黄河中游地区生态环境综合治理与可持续发展具有重要意义。 本论文以河龙区间42个水文站控制流域为样本，以格局-过程理论为指导，综合应用GIS、RUSLE、典范对应分析、通径分析等方法，以探讨格局与侵蚀产沙及泥沙输移过程关系为主体，系统分析了各流域单元格局指标与水沙运移过程特征指标间的关系，同时在全面理解格局对水沙运移过程影响的基础上，综合泥沙源侵蚀潜力和景观阻力，开展流域泥沙输移特性评价研究。主要结论如下： （1）在河龙区间，RUSLE中各因子空间变异程度在流域内和流域间差异较大。各流域土壤侵蚀严重，产沙强度高，泥沙输移强度普遍较大。流域侵蚀产沙及泥沙输移过程存在明显空间分异。与“过程”分异特征相比，土地利用格局空间分异的程度较低，但在流域间差异较大。在不同景观尺度上，流域侵蚀产沙及泥沙输移过程空间分异特征不同，影响流域单元“过程”特征变异的格局指标各异。草地、居民建设用地等土地利用类型的景观格局特征对“过程”特征变化的解释程度较高，影响较为明显；斑块密度是类型水平上影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的共性指标。 （2）土地利用格局对流域侵蚀产沙及泥沙输移过程具有重要影响，其影响程度随景观尺度不同而异。在类型水平上，耕地、林地、草地和居民建设用地是影响流域“过程”变异的主要景观类型；草地的连通度和分维数、耕地聚合度、居民建设用地的聚合度和边缘密度是影响“过程”变异的主要格局指标。其中草地连通度对流域泥沙输移过程变化解释和土壤侵蚀防治具有重要指示意义。在景观水平上，景观连通度、平均斑块面积、景观聚集度和景观丰富度是影响流域“过程”变异的主要格局指标。 （3）类型水平上景观格局对“过程”变化的解释程度要高于景观水平上景观格局对“过程”变化的解释程度。综合两个水平分析土地利用格局对“过程”的影响，我们发现“景观嵌套”特征存在及其对“过程”的深刻影响。在“嵌套景观”水平上，草地连通度是影响流域土壤侵蚀的主要因子（通径系数为-0.867），耕地聚合度是流域产沙过程的主要因子（通径系数为-0.367），草地分维数变异程度对流域过程影响最大（通径系数为-0.49）。在不同景观水平上，土壤侵蚀和流域输沙过程相互影响，但土壤侵蚀的主导性和影响程度较强。 （4）在河道系统水平上，河道几何和河道结构特征与研究时段下流域侵蚀产沙总量特征指标关系较为密切；流域系统水平流域形态和流域结构是影响流域“过程”空间分异的主要地形地貌格局要素。坡度粗糙度、流域相对高差、圆度比、流域高长比是影响“过程”变异的主要地形地貌格局指标，其中坡度粗糙度是地形地貌格局中最根本、最重要的解释变量。在地形地貌格局中，各指标间相互作用复杂，直接或间接影响流域侵蚀产沙过程。 （5）在景观水平、类型水平和“嵌套景观”水平3个层次下，土地利用格局最终对泥沙输移过程的解释量分别为66%、70%和67%。相比而言，地形地貌格局仅能解释泥沙输移过程变化的20%，这表明土地利用格局影响流域泥沙输移过程时空变异的主导格局，因此优化土地利用格局是控制水土流失最直接有效的途径。 （6）基于泥沙源侵蚀潜力和景观阻力相对于水流路径的洛伦兹分布曲线可以反映流域内影响泥沙输移特性的两种作用在空间的均衡水平，从而能在一定程度上指示流域泥沙输移特性的相对强弱。流域泥沙源侵蚀潜力相对于水流路径的洛伦兹分布曲线表明，泥沙源侵蚀潜力对流域出口处的贡献在流域间差异较大，同时在流域内也存在明显差异。 |
| 英文摘要 | The region between Hekou town and Longmen town near middle reach of the Yellow River (hereinafter referred to as Hekouzhen-Longmen Section) is one of the most serious soil erosion region in China or even all over the world. Watershed soil erosion and sediment delivery processes, as the main surface ecological processes in the region, can be influenced by many factors，such as climate, policy, soil, population growth, landscape pattern, of which landscape pattern plays an important role. Landscape pattern is measured mainly by land use, topography and morphology, and affects the occurrence and development of process. In order to understand the relationship between landscape patterns and ecological processes and the comprehensive management and sustainable development of middle reach of Yellow River, it issignificant to explore the influence of landscape pattern on the processes of soil erosion and sediment delivery, This thesis firstly reviewed the studies on soil erosion, sediment delivery, impacts of landscape patterns on the sand and sediment delivery processes. Based on the review, the watersheds controlled by 42 hydrological stations were taken as case study area. With the guidance of theory on interrelationship between pattern and process, comprehensive application of GIS, RUSLE, canonical correspondence analysis, and path analysis was performed to analyze the relationship between indexes of landscape pattern of the watershed unit and indexes of water and sediment delivery characteristics, focusing mainly on the relationships between landscape patterns and soil erosion, as well as sediment delivery processes. At the same time, a comprehensive understanding of the impacts of patterns on sediment delivery processes was obtained, and potential erosion of the erosion source and landscape resistance was also analyzed, based on which, the watershed sediment delivery evaluation was finally carried out. The main conclusions are as follows. |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/35036]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王计平. 景观格局对流域侵蚀产沙及泥沙输移过程影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
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