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黄土丘陵沟壑区侵蚀沟稳定性评价

裴志林  
【摘要】:本文以位于黄土丘陵区的韭园沟流域为典型研究区,基于1968年、2004年和2018年三期遥感影像,以沟沿线为界提取了研究区沟沿线,进而将研究区分为沟间地和沟谷地两个地貌单元;同时提取了相同时相的土地利用、植被覆盖度和治理措施数据,作为侵蚀沟变化的背景和影响因子;在此基础上,对近50年尺度黄土丘陵沟壑区侵蚀沟(切沟及更大侵蚀沟)时空变化特征进行了分析,利用地理探测器对的影响因素进行了量化分析,最后对侵蚀沟稳定性进行了评价。主要研究结果如下:(1)基于高分遥感影像对沟沿线的解译结果,与实际地貌特征较为吻合,结合土地利用所、水保措施和植被覆盖度信息,可用于分析侵蚀沟时空动态变化。(2)50年来研究区侵蚀沟一直在变化,但变化速度在减缓。1968—2004年侵蚀沟沟壁侧蚀和沟头溯源侵蚀都广泛存在,全区平均前进距离56.84m/(km~2·a),2005—2018年,侧蚀相对减弱,主要侵蚀形式以较小的沟头侵蚀进行,全区平均前进距离30.17m/(km~2·a),侵蚀沟变化速率明显减缓。使用5m分辨率非同源DEM数据分析下切侵蚀不能满足精度要求,对于沟道下切侵蚀的研究需要使用更高精度的同源DEM数据。(3)侵蚀沟的动态变化,研究期的前期(1968年—2004年)主要受到土地利用和植被覆盖度变化的影响,耕地的持续减少、植被覆盖度的快速增加,是对侵蚀沟变化减缓的主要因素;研究期的后期(2005年—2018年),工程措施增加和植被覆盖度持续改善,共同影响了侵蚀沟的变化。LS因子在单因素分析中对侵蚀沟动态变化的影响作用较弱,但在满足一定土地利用方式变化的条件下对侵蚀沟动态变化的解释能力明显增强。(4)侵蚀沟稳定性评价表明,近50年来侵蚀沟密度增加速率变缓,1968—2004年和2005—2018年两个时段侵蚀沟密度增值分别主要分布在0.1—0.2km/(km~2·a)和0—0.1km/(km~2·a)。利用土地利用、汇水区域面积、水土保持工程措施等对侵蚀沟稳定性的评价表明,1968—2004年,次不稳定区域面积最大,其次为基本稳定区域;2005—2018年,侵蚀沟表现为稳定和基本稳定,次不稳定区域面积明显减少,不稳定区域呈现集中分布的特点。受到受DEM数据垂直精度的限制,沟底下切的分析基本没有展开;受到遥感影像数据源和数据配准等限制,侵蚀沟变化分析的时间点偏少。今后,将强调野外实测数据与遥感数据的结合,从沟头前进、沟壁扩张和沟底下切等方面对侵蚀沟的变化进行深入分析。


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