【摘要】：隨著20世紀(jì)中期地學(xué)計(jì)量革命的進(jìn)行,地貌學(xué)研究的潮流也從Davis倡導(dǎo)的定性描述逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃^程分析為主的定量研究,尤其是霍頓(R.E.Horton)的水系定律即河流的數(shù)目定律、長度定律和面積定律開創(chuàng)了數(shù)理地貌學(xué)研究,成為學(xué)界有關(guān)流域水系和地貌形態(tài)定量化分析的標(biāo)準(zhǔn),為流域地貌演化和水系發(fā)育研究開辟了新的天地。近30年來,計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和高精度數(shù)字高程模型的出現(xiàn)更是為地貌分析的定量化提供了極大的便利,已成為流域地貌形態(tài)分析和過程研究的重要方法和必要手段。由于晚新生代以來青藏高原的持續(xù)向北增生,高原東北部成為構(gòu)造活動最為活躍的區(qū)域之一,同時該區(qū)又地處我國三大自然區(qū)的交匯地帶,氣候變化顯著,在構(gòu)造、氣候、剝蝕綜合作用下,流域地貌復(fù)雜多樣。在山地的擠壓變形和隆起過程中,該區(qū)的水系結(jié)構(gòu)和流域地貌對構(gòu)造、氣候等外來變量因素的改變十分明顯。同時,在長尺度山地演化過程中,形成了多級夷平面和部分夷平面。對這些水系結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)和夷平面特征開展定量化研究可以深入理解流域地貌的形成演化歷史及其對構(gòu)造活動、氣候變化響應(yīng)的理論認(rèn)識。本文基于DEM數(shù)據(jù),在ArcGIS環(huán)境下,以洮河流域?yàn)檠芯繀^(qū),對其河網(wǎng)參數(shù)、地貌參數(shù)、河流縱剖面以及夷平面的數(shù)字地貌特征進(jìn)行了定量化研究,得到以下初步認(rèn)識:(1)通過徑流模擬法對洮河流域集水面積10 km2以上的河道進(jìn)行了提取,按照Strahler分級體系對河網(wǎng)進(jìn)行了分級,并對河網(wǎng)的數(shù)目、長度和面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示,洮河流域的河道劃分為五級。分枝比介于4-9之間,平均長度比介于1.1-20.8之間,平均面積比介于2.9-19.2之間。通過與Horton定律的一般性河網(wǎng)進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)級別較小的河道比較符合一般性河網(wǎng)發(fā)育規(guī)律,而級別越大越偏離Horton定律。表明水系格局對于構(gòu)造、氣候等外界因子的累積效應(yīng)在大尺度上表現(xiàn)的更為明顯。(2)通過對洮河21個子流域的面積-高程積分曲線(HC)和積分值(HI)、流域不對稱性(AF)、盆地形狀指數(shù)(Bs)、谷底寬度與谷肩寬高的比(VF)4個地貌參數(shù)的計(jì)算和分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些地貌參數(shù)在空間上具有較大的差異性,其中HI的分布以冶木河匯入口為界,上游地區(qū)HI值普遍較高(0.32-0.59),HC除冶木河呈現(xiàn)明顯的上凸外,大多呈現(xiàn)上段下凹,下段上凸的S型,表明該地區(qū)抬升速率整體稍大于侵蝕速率,而冶木河地區(qū)的抬升速率遠(yuǎn)大于侵蝕速率,可能是西秦嶺北緣斷裂帶的活動導(dǎo)致該區(qū)較高的抬升速率,而花崗巖為主的巖性導(dǎo)致侵蝕速率低的緣故。下游地區(qū)HC呈下凹型,HI值較低(0.26-0.29),表明該區(qū)以侵蝕下切為主。AF值介于19.01-91.82之間,大多數(shù)位于35-65之間,表明流域整體受構(gòu)造掀斜作用較小。Bs值分布在0.74-2.31之間,說明流域形狀都近乎圓形,整體活動構(gòu)造速率低。VF值在0.52-5.27之間,上游大部分支流的VF值相對較低(小于1),為V型谷,在下游西岸支流的VF值相對較大(3-5),呈寬谷形態(tài),表明流域整體以快速下切為主。綜合這些地貌參數(shù)值,我們認(rèn)為洮河流域以快速的整體均勻抬升和強(qiáng)烈的河流垂向下切為主。(3)通過對洮河干流及其19條支流的河流縱剖面、河道凹度值,陡峭指數(shù)和裂點(diǎn)進(jìn)行提取和分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),以冶木河匯入口為界,其上游的河流(干流與支流)大多被裂點(diǎn)所中斷,裂點(diǎn)之上河道平緩,ksn值分布在22.8-60 m0.9,裂點(diǎn)之下河道陡峭,ksn分布在70-466 m0.9之間,表現(xiàn)為顯著地勢不整合,說明河流還正響應(yīng)邊界條件的變化,未達(dá)到均衡,普遍殘存有古老地形面。在冶木河口以下河流(干流與支流)縱剖面則大多數(shù)表現(xiàn)為典型的平滑下凹特征,凹度值在0.57-0.89之間,ksn分布在28.4-105 m0.9之間,說明河流大多已經(jīng)達(dá)到均衡。這種上下游河道縱剖面的明顯差異可能是上下游構(gòu)造抬升差異和氣候差異的反映。(4)基于模糊邏輯,在GIS環(huán)境下,通過對90 m分辨率的SRTM DEM進(jìn)行分析處理,對洮河流域及其周邊地區(qū)夷平面的坡度、曲率、地表粗糙度和相對高度4個地貌參數(shù)進(jìn)行了提取,并與其他典型地貌單元進(jìn)行對比分析,確定了模糊邏輯閾值,建立了夷平面的隸屬度函數(shù)。其中,隸屬度較高地區(qū)主要位于河流分水嶺,寬谷盆地之上的平坦高地以及現(xiàn)代河谷谷肩部位,為夷平面的潛在分布區(qū)。我們選擇隸屬度在80%以上的區(qū)域來代表夷平面的分布區(qū),并將面積較小(0.2 km2以下)斑塊和堆積成因的斑塊進(jìn)行剔除。結(jié)果顯示,夷平面共3700個,面積介于0.2-593.46 km2之間,總面積為2660.99 km2,約占研究區(qū)總面積的10.4%。在大區(qū)上,地形剖面和夷平面的高程頻率分布都顯示夷平面主要分布在3200-4300 m,2700-3200 m,1950-2700 m這三個高程區(qū)間,平均高程整體從西南向東北切斜,總體傾向東北,可能是區(qū)域上統(tǒng)一夷平面被斷層錯斷的結(jié)果。在小區(qū)上,在洮河流域內(nèi),主夷平面之下和現(xiàn)代河谷之上可能還發(fā)育了1-2級部分夷平面。說明該地區(qū)曾經(jīng)歷多次的構(gòu)造抬升-侵蝕夷平過程,洮河現(xiàn)代的水系格局和河谷體系形成于夷平面解體之后。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P208;P931.1
【圖文】：

研究區(qū)位于青藏高原東北緣(圖 2-1)，地處黃河上游，橫跨青藏高原東北緣與黃土高原，東到六盤山，西至巴顏喀拉山，北至蘭州，南抵松潘高原。地理坐標(biāo)為 99 30′-107 30′E，32 30′-36°N。海拔高度為 376-6252 m。洮河是黃河上游的一條支流，干流全長 673 km，落差達(dá)到 2631 m，流域面積 25527 km2。平均比降為 0.28%。洮河發(fā)源于西傾山東麓，自西向東流，流經(jīng)甘南高原，在岷縣水流方向改為北偏西，最終在甘肅省永靖縣匯入黃河。沿途有周可河、括合曲、博拉河、羊沙河、冶木河、廣通河等支流匯入。東臨鳥鼠山、馬銜山，以大夏河流域?yàn)槲鹘�，南抵西秦嶺，北鄰黃河干流。洮河流域地處青藏高原東北緣和黃土高原，地形類別復(fù)雜多樣。洮河河源至岷縣西寨屬于上游段，在碌曲以南地區(qū)有平坦開闊草原，地勢平坦，河流的侵蝕切割能力較弱。岷縣至海奠峽屬于中游段，位于青藏高原和黃土高原的交接地帶。洮河下游在黃土高原地區(qū)。甘南高原地區(qū)洮河流域中主要是以曲流峽谷為主，地勢險峻。侵蝕切割能力強(qiáng)，地形被切割的支離破碎，有黃土丘陵、準(zhǔn)平原、盆地等地貌單元分布。

研究區(qū)地層分布圖

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 基于 DEM 的洮河流域水系地貌參數(shù)與夷平面定量化研究務(wù)可能是全球測繪數(shù)據(jù)覆蓋范圍最大和最完整的之一。SRTM DEM 是美國太空計(jì)劃中最實(shí)用和最具有價值的數(shù)據(jù)(Crippen, 2010)。該數(shù)據(jù)目前從在多個版本，目前該數(shù)據(jù)已經(jīng)更新到了第四個版本，本文采用 SRTM-DEM4.1 數(shù)據(jù)為源數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的水平分辨率為 3 弧秒。

【參考文獻(xiàn)】

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1 高明星;陳桂華;徐錫偉;;地貌參數(shù)指示的臨潭-宕昌斷裂帶最新構(gòu)造隆升差異與地震活動[J];地震地質(zhì);2015年03期

2 劉樂;王兆印;余國安;栗騰;;青藏高原河網(wǎng)統(tǒng)計(jì)規(guī)律及高原抬升的影響[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年09期

3 李輝;黃徐婭;鄧清祿;Timothy M Kusky;蔡曉斌;;Mapping of Planation Surfaces in the Southwest Region of Hubei Province,China——Using the DEM-Derived Painted Relief Model[J];Journal of Earth Science;2012年05期

4 李利波;徐剛;胡健民;于新兵;陳虹;;基于DEM渭河上游流域的活動構(gòu)造量化分析[J];第四紀(jì)研究;2012年05期

5 Syed Amer Mahmood;Richard Gloaguen;;Appraisal of active tectonics in Hindu Kush:Insights from DEM derived geomorphic indices and drainage analysis[J];Geoscience Frontiers;2012年04期

6 吉亞鵬;高紅山;潘保田;李宗盟;管東升;杜功元;;渭河上游流域河長坡降指標(biāo)SL參數(shù)與Hack剖面的新構(gòu)造意義[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

7 程三友;王紅梅;李英杰;;渭河水系流域地貌特征及其成因分析[J];地理與地理信息科學(xué);2011年03期

8 胡小飛;潘保田;KIRBY Eirc;李清洋;耿豪鵬;陳吉峰;;河道陡峭指數(shù)所反映的祁連山北翼抬升速率的東西差異[J];科學(xué)通報(bào);2010年23期

9 張會平;張培震;袁道陽;鄭文俊;鄭德文;;南北地震帶中段地貌發(fā)育差異性及其與西秦嶺構(gòu)造帶關(guān)系初探[J];第四紀(jì)研究;2010年04期

10 王巖;劉少峰;高明星;張廷;;洮河水系流域地貌特征及其構(gòu)造指示意義[J];地學(xué)前緣;2010年04期

本文編號：2748916