黄土高原面积－高程分析以及侵蚀地貌学意义

摘要

黄土高原是中国乃至世界最为著名的水土流失区之一，黄河的泥沙主要来源于此。面积－ 高程分析常被用于侵蚀地貌区的地貌发育阶段判定。本文以ARC/INFO 为平台，建立了基于DEM 数据自动提取面积高程积分(Hypsometric integral，HI)的方法，探讨了HI 与DEM 分辨率、分 析窗口之间的尺度效应。在分析了黄土高原HI 空间格局的基础上，揭示了侵蚀产沙和地貌发育 关系。研究表明：利用100～1000m 等不同分辨率DEM 计算的HI 具有很好的稳定性，HI 对DEM 分辨率不具有依赖性；然而，利用200～5000km2 等不同分辨率的分析窗口所计算的黄土高原HI 值，表现出随着分析窗口的增大，HI 表现出按照乘幂函数关系下降的趋势。黄土高原HI 具有显 著的空间分异特征，即汾渭谷地、宁夏内蒙沿黄冲积平原等地堑凹陷区是HI 低值区，而黄土丘 陵沟壑区是HI的高值区；从基于50km×50km 分析窗口计算的HI 来看，黄土高原地貌发育处于 幼年期、壮年期和老年期的面积分别占总面积的1.3％、61.4％和37.4％，整体来看处于地貌发育壮年期的初期阶段，而黄土丘陵沟壑区有84.3％的面积处于地貌发育的壮年期；黄土高原丘陵沟 壑区HI 与输沙模数有着显著的正相关(r2 = 0.9236，n = 20，p < 0.001)，黄土高原侵蚀产沙强度和 地貌发育过程关系密切。当前，黄土高原强烈的侵蚀产沙是其地貌发育处于壮年期的自然表现，并且这将是一个非常漫长的自然过程。近几十年在黄土高原广泛进行的水库、淤地坝等工程拦沙 措施是对黄土高原强烈侵蚀产沙非常必要的应对措施。