切溝是黃土高原重要的土壤侵蝕形式。切溝發(fā)育破壞土地資源,影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn),惡化生態(tài)環(huán)境,是小流域產(chǎn)沙的主要來(lái)源。切溝侵蝕的階段性和復(fù)雜機(jī)制使預(yù)測(cè)切溝侵蝕非常困難,加上技術(shù)手段的欠缺,切溝侵蝕量化、機(jī)理和模擬的研究較少。本文旨在使用高分辨率遙感影像和三維激光測(cè)量技術(shù)進(jìn)行切溝發(fā)育監(jiān)測(cè)及侵蝕模型構(gòu)建,力求為黃土區(qū)切溝形態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)、侵蝕模擬和防治提供科學(xué)方法和理論依據(jù)。選擇陜北黃土區(qū)吳起縣退耕還林森林公園和綏德縣橋溝流域以及晉西黃土區(qū)吉縣蔡家川流域?yàn)檠芯繉?duì)象,基于QuickBird影像和5m分辨率數(shù)字高程模型(DEM)及中國(guó)土壤侵蝕模型(CSLE),分析了小流域侵蝕產(chǎn)沙特征；通過(guò)野外調(diào)查,利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,探究了環(huán)境因子對(duì)切溝溝頭活躍性的影響；基于三維激光掃描數(shù)據(jù)與QuickBird影像,評(píng)估了目視解譯法提取切溝面積、周長(zhǎng)和溝長(zhǎng)等形態(tài)參數(shù)的精度；利用兩期同時(shí)相QuickBird影像,估算了切溝發(fā)育速率并分析了切溝發(fā)育的影響因子,基于地貌臨界關(guān)系,考慮集水區(qū)植被覆蓋度因子建立了小流域尺度切溝發(fā)育速率經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�；利用三維激光掃描全站儀獲取切溝高分辨數(shù)字高程模型,分析了切溝形態(tài)特征,構(gòu)建了切溝體積估算的最佳經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?結(jié)合QuickBird影像估算了切溝年均侵蝕量。主要結(jié)論如下：(1)在小流域溝間地中,25°以上陡坡、土地利用類(lèi)型為草地和其他土地(主要包括工礦建設(shè)用地、道路和裸地)的區(qū)域是最主要的土壤侵蝕源,應(yīng)作為重點(diǎn)水土流失治理區(qū)；溝谷地土壤侵蝕模數(shù)是溝間地的3.21～7.51倍,溝谷地是小流域主要的泥沙來(lái)源,其貢獻(xiàn)值在65.62～88.04%之間。(2)坡向通過(guò)影響植被覆蓋來(lái)影響溝頭的活躍程度,陽(yáng)坡以活躍溝頭為主,陰坡以不活躍溝頭為主；植被存在削弱了地形因子對(duì)溝頭活躍性的影響；與草本植被覆蓋相比,灌、草結(jié)合的植被類(lèi)型抑制效果更明顯。(3) QuickBird影像目視解譯法提取切溝面積、周長(zhǎng)、溝長(zhǎng)的平均相對(duì)誤差在5%左右,溝長(zhǎng)的平均絕對(duì)誤差在0.75 m左右；邊界偏差控制0.6 m范圍內(nèi)的面積比例在96%以上；切溝越大,目視解譯結(jié)果的誤差越小；溝緣線(xiàn)附近的植被類(lèi)型影響目視解譯精度。(4)2003-2010年,切溝溝頭最大發(fā)育速率在0.23～1.08m/a范圍,均值為0.51m/a,切溝面積增加比例在0.49～9.45%范圍內(nèi),其中混合型小流域(流域中耕地的面積比例都在15%以上)草地型小流域(流域中草地的面積比例都在50%以上)林地型小流域(流域中林地的面積比例都在50%以上)。地形因子對(duì)切溝發(fā)育的作用隨著植被覆蓋度的增加逐漸減弱,集水區(qū)植被覆蓋度超過(guò)60%時(shí),能夠有效遏制切溝發(fā)育；基于地貌臨界關(guān)系,利用上坡匯水面積(Ai,m2)、溝頭局部坡度(S,m/m)和集水區(qū)植被覆蓋低于60%的面積比例(Φ0.6)三個(gè)因子,建立了切溝面積增長(zhǎng)率(Ra,m2/a)模型,表達(dá)式為：Ra=0.1540[(φo.6Ai)0.24S]3.2588。(5)切溝體積可以利用切溝面狀和線(xiàn)狀特征參數(shù)估計(jì),切溝侵蝕量可以通過(guò)切溝面狀和線(xiàn)狀參數(shù)變化進(jìn)行預(yù)報(bào)。與溝長(zhǎng)相比,切溝面積(Ag)是黃土區(qū)切溝體積估算的最佳參數(shù),切溝體積估算的最佳經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑椋篤=0.2762Ag1.3971(R2=0.91)；切溝體積的年變化在0.41～36.76m3/a范圍,均值為10.32 m3/a；年均侵蝕量在0.62～55.14 t/a之間,均值為15.48t/a。高分辨率遙感影像結(jié)合三維測(cè)量技術(shù)在較大時(shí)空尺度上進(jìn)行切溝侵蝕監(jiān)測(cè)是可行的。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：S157.1
【部分圖文】：

２．１吳起縣概況逡逑２．１．１地理位置逡逑吳起縣位于黃土高原中部，也是陜西省西北部。地理位置為１０７。３８’５７〃？逡逑１０８°３２＇４９＂Ｅ，邋３６°３３｜３３＂？３７°２４’２７＂Ｎ，西北、東南、東北和西南分別與定邊縣、志丹逡逑縣、靖邊縣和甘肅省華池縣ｔｔ鄰，南北長(zhǎng)９３．４邋ｋｍ，東西寬７９．８９邋ｋｍ，總面積３７８６．２邋ｋｍ２逡逑（圖２－１）。海拔為１２３３？１８０９邋ｍ，屬于北洛河和無(wú)定河的上游。逡逑

逑亂石頭川河，二道川河，顆顆川，寧賽川，薛盆川，三道川，楊青川，白豹川，石拐逡逑子川，八里莊溝，其特征見(jiàn)圖２－６。河網(wǎng)密度為０．９邋ｋｍ／ｋｍ２，多年平均徑流總量為１．１８逡逑ＸＩＯＶ＾邋（秦偉等，２００７）。逡逑邐１００逡逑１６０？－邋ｎ邐■河流長(zhǎng)度邋＿流域面積．逡逑Ｉ棚邋＿邋ｊ邐－邋８０逡逑１２００－邋Ｉ邐．逡逑Ｎ．Ｉ邐ｃ＊逡逑Ｊ邋ｌＯＯＯ－邋ｉ邐－邋６０邋Ｂ逡逑捧－Ｉ邐．邋Ｍ逡逑媝邋ＩＩ邋Ｈ邋－４逡逑：ｙｉＬｌｌｕｉｋ逡逑ＡＢＣＤＥＦＧＨＩ邋ｉ邋Ｋ邋Ｌ邋Ｍ邋Ｎ邋０逡逑河流名稱(chēng)逡逑注：Ａ：頭道川；Ｂ：方兩河；Ｃ：王法子河：［）：石淡河：Ｅ：牛城子河：Ｆ：亂石頭川河逡逑Ｇ：邋二道川河：丨丨：顆顆川：Ｉ：寧賽川：Ｊ：辟法川：Ｋ：邋二道川：Ｌ：楊宵？川；逡逑Ｍ；白豹川；Ｎ：石拐子丨１｜：邋０：八里莊溝逡逑圖２－６吳起縣洛河流域主要支流特征逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒ邋ｏｆ邋ｍａｉｎ邋ｂｒａｎｃｈ邋ｏｆ邋Ｌｕｏｈｅ邋ｗａｔｅｒｓｈｅｄ邋ｉｎ邋Ｗｕｑｉ邋Ｃｏｕｎｔｙ逡逑無(wú)定河流域位于白于山以北，由南流向北，主要有麻子溝、八里莊溝和石拐子溝逡逑等支流，流域面積為４１０．５邋ｋｍ２，河網(wǎng)密度為０．５８邋ｋｍ／ｋｍ２，多年平均徑流總量為０．１８逡逑Ｘ邋１０８邋ｍ３邋（秦偉等，２００７）。大部分淺層地下水以滲流或泉的形式進(jìn)入河道，僅有逡逑少部分淺層地下水補(bǔ)給深層地下水。受地形、地貌、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及河流切割情況逡逑等影響

常住人口為１４．５萬(wàn)，較２０００年增長(zhǎng)２６．４６％。逡逑自１９９９年實(shí)施退耕還林工程后，林草覆蓋顯著增加，有效遏制了水土流失，生逡逑態(tài)環(huán)境改善明顯。從圖２－７可以看出，２０００—２００９年，退耕還林（草）措施的實(shí)施，逡逑縣境內(nèi)植被蓋度顯著提高，植被覆蓋度低于１５％的面積比例從８９．１８％急劇減到０．０１％。逡逑２０００年植被覆蓋度大于３０％的面積不到１％，２００９年達(dá)到９２％，而植被覆蓋度大于逡逑４５％的面積比例為４４％。進(jìn)一步，１０年間，土地利用也非常變化顯著，農(nóng)用地和草逡逑地面積比例都較小，分別從２３．７５％和６９．８６％減少到１２．２６％和５１．６１％；而林地面積逡逑比例由６．１７％增加到３５．１９％邋（許智超等，２０１１）。逡逑植被激蓋度分級(jí)／％逡逑＞６０邐４６－６０邋３０－４５邐１５－３０邐０－１５逡逑２０００００１邐１邐１邐１邐１邐１邐逡逑＿邋＼逡逑■邐■邋／邋＼邋＋邋廁，逡逑．姦２００９年：＼邐■邋／邐＼十“廁年．逡逑廣？邐＼邋－４。埾逡逑ｉ－邋｜１邋－＼邋：６。＿逡逑■。：邋Ｊ邋Ｊ邋■！邋Ｉｌｉｊ邋：８。逡逑ｖ邐Ｉ邋—Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｊ邋ｙｊｓｊ逡逑Ａ邋Ｂ邋Ｃ邋Ｄ邋Ｅ邋Ｆ邋Ｇ邋Ｈ邋

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本文編號(hào)：2821870