吉林省水系构成的分形研究

根据对分形水系的新近认识探讨了吉林省水系结构的自相似规律。Horton-Strahler的水系标度定律隐含着水系的位序-规模法则和河流长度-流域面积的异速生长关系,这暗示着α＝ lnR_b／lnR_l是一种等级结构的维数,不能将之与空间结构维数混同;Hack模型的标度因子b＝lnR_l／lnR_a是一种广义的空间维数之比,不能据之确定主河道的分维。基于上述思想,对吉林省10个主要水系的等级结构进行考察,发现气候相对湿润的山区水系的α值高于气候相对干燥的平原地区水系的α值,而平原-干燥区水系的b值高于山地-湿润区水系的b值。从河流发育的地质、地貌背景和气候-水文关系等角度对上述现象进行了的初步解释,并根据洮儿河的异常α值修正了LaBabera-Rosso的水系分维定义。     

16世纪末以来北运河水系演变及驱动因素

在对河流水系演变与人类社会发展关系进行归纳总结的基础上,基于历史文献和数字高程模型数据,提取16世纪末至今北运河流域水系4个年份断面(1582年、1820年、1933年和2011年).同时确定河网分级、进行水文分析,计算水系结构参数.结果 表明,16世纪末至今,北运河流域范围逐步缩小,水系格局由亚树枝状向混合状形态演变.1582-1820年是河流长度发育、河流数量、支流发育系数与河网复杂度增加最为显著的阶段,反映了河流主干化的趋势,人类对河流连续性干扰较深.而洪涝引起的水系变动以及人类增加水源、开挖引河、筑堤坝等活动,是水系结构改变的主要原因.     

昆仑山东段的构造隆升-水系响应与环境变化

昆仑山东段构造隆升和水系响应过程可分为３个阶段：第一阶段（３．０－１．６Ｍａ）高原早期隆升,昆仑山和祁连山尚未凸现,区内湖泊发育,水系为分散的短小河流,第二阶段（１．６－０．１５Ｍａ）随着青藏高原东北缘的强烈隆升,昆仑山和祁连山凸起,区内湖泊消失或萎缩,大规模的河流相继出现,古黄河形成,上游位于现在的湟水河一带,第三阶段（０．１５－０Ｍａ）,区内又一次强烈的构造隆起,水系特征发生了重大调整,现代水     

Horton定律及分枝网络结构的分形描述

在Horton定律的基础上提出分枝网络结构的端头构成的集合的分形维数更具有实际意义,并得出了端头集合的自相似维数。在此基础上,又给出了具有两个不同分枝长度比的两分枝结构的端头的多分形描述,并定性地分析了其f(α)～α谱和Dq～q谱。讨论了其在实际河流网络中的意义。     

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

基于空间自回归和地理加权回归模型的佛山市中心城区河网水系演变驱动分析

为定量探究城市河流变化驱动成因,以2005～2010年佛山市中心城区为例,分析了河网水系演变及其驱动因子,根据河网水系变化与其驱动因子间一对多的映射关系,借助空间自回归和地理加权回归模型,分别从整体和局部分析了两者间的统计关系,结果表明:(1)末级河流长度减少量占各级河流总变化量约92.3%,变化最为显著,而城镇用地对水田、工业用地对水域的侵占以及农业活动则是影响末级河流的主要驱动因子;(2)整体来看,末级河流受建设用地扩张,尤其是工业用地扩张的负面影响程度最大;局部来看,各驱动因子的负面影响程度在不同空间位置上存在差异,以水田-城镇用地因子为例,其在罗村、老城区和桂城的交界区域以及南庄、罗村和老城区的交界区域负面影响程度较大;(3)空间自回归模型对区域河网水系变化与其驱动因子间的关系有整体、直观的把握,地理加权回归模型则能够描述驱动因子影响的空间非平稳性,有利于获取局部信息,结合两种模型的特点能够更加全面地刻画河网水系演变的驱动成因。     

香溪河岩溶流域水系结构与洪峰特征关系

为研究香溪河岩溶流域地表水系结构特征与洪峰流量衰减过程规律,采用统计方法分析典型子流域的水系结构特征,采用流量衰减方程分析其典型退水过程。地表水流量衰减过程存在若干个亚动态,将各个亚动态的水量分配比例作为描述洪峰特征的特征值,将水系数目比例、水系长度比例作为描述水系结构的特征值,把两者作相关分析。结果表明:岩溶区水系长度比例与水量比例在第一和第三亚动态具有较高的相关性,相关性判定系数高达0.84,使用水系长度比例更能反映水系结构的特征。      

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

数字流域水系构建方法浅析

基于辽河水系老哈河流域栅格DEM数据,分别采用数字高程流域水系模型(DEDNM)、河流工具RiverTools、地理信息系统Arcview软件,根据地形提取水系信息,构建数字流域,并分析比较了三者在凹陷区域识别、水系、子流域及其拓扑关系生成方面的差异。总的来说,数字高程流域水系模型的可修改性较好;而RiverTools软件可视化程度高,使用方便,并具备强大的图示和地形分析功能;Arcview基于地理信息系统(GIS)更易于进行二次开发。     

景观空间结构分析在城市水系规划中的应用

作为城市重要的生态基础设施,河流与水系的功能正常发挥与否取决于其结构特征以及格局的完善程度,而水系规划对城市河流结构与水系格局的改善具有关键作用。运用景观生态学关于廊道与网络的分析方法,将河流与水系看作水景观元素中的廊道和网络,通过计算和比较水系规划前后河流廊道与水系网络的一些指标,反映河流结构和水系网络特征的变化情况,以此评价水系规划的科学性和合理性,揭示水系规划在改善城市河流廊道的空间结构和提高水系网络的连接度方面的景观生态学本质;并以太仓市水系规划为例进行了研究。结果表明,规划后全市水系网络的连结数与最大可能连结数之比(γ)和网络中实际环路数与最大可能出现环路的比值(α)指数值分别比现状提高了30%和119%,河流廊道的空间结构得到了明显改善。对四个水利片区的研究发现各区的γ和α值具有较为明显的空间差异,γ和α值表现为现状指标值越低、城市化影响越强烈的地区,规划后其值提高的幅度越大。     

基于DEM的典型地貌区河流形态特征分析

为分析不同地貌类型区的河流形态特征差异,遴选了川中丘陵区、黄土高原、辽河平原三个不同地貌类型区,选择西江河、清水川及沙河的代表性小流域,基于数字地形分析方法,计算了三个样区的分形维数、地形起伏度、平均坡度,对比了丘陵、高原、平原三种地形条件下中小起伏山地河网形态的差异。研究表明:三个小流域河网的分支比分别为3.46、4.45、4.20,长度比分别为1.87、2.48、2.05;河网分形维数为1.99、1.64、1.99。Horton参数能够较好地刻画流域发育状况,可以为不同地貌类型河流形态特征分析提供参考。     

地球进化三定律与持续发展研究

地球是个有机整体，该整体不仅在不停地运动和变化，而且还在不断地进化，这种进化有其固有的规律。当前，由人类圈和全球环境构成的现代全球系统正处在新的突变期。为此，把现代全球系统演化同地球长期进化联系起来研究，对克服全球问题和实现持续发展是十分重要的。本文主要讨论地球进化的阶梯式上升（ｓｔｅｐｐｅｄｒｉｓｅ）、循环形式递增（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓ）及进化与条件优化相依（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）三定律，以及该三定律与持续发展的关系。     

循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征及其构造意义

青藏高原东北缘循化-贵德地区晚新生代构造活动强烈,同时晚新生代黄河的发育和演化也提供了研究高原构造隆升扩展以及黄河侵蚀下切过程的理想场所。黄河水系通过调整河流纵剖面的形态在垂向上响应不同的构造隆升以及河床岩性的变化。利用数字高程模型数据,提取黄河水系河流纵剖面形态,利用基岩河道河流水力侵蚀模型（stream-power incision model）为依托,尝试揭示晚新生代以来强烈构造活动在黄河水系河流纵剖面形态特征上的表现。分析发现,在循化-贵德地区岩性分布均匀的新生代盆地内部,黄河水系纵剖面在河流水力侵蚀模型坡度-面积双对数图解中大部分表现为上凸特征,即基岩河道的河床随时间的变化为正值,指示了基岩的隆升速率大于河流的下切侵蚀速率。在河流流经盆地内部不同岩性地区,特别是前新生界地层区,河流纵剖面也表现为一定的上凸特征,表明了新生界与前新生界地层岩性差异对河流纵剖面的控制作用。综合来看,青藏高原东北缘循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征是晚新生代强烈构造活动和岩性差异共同控制的结果,揭示了循化-贵德地区造山系统地形发育仍然处于前均衡或接近均衡状态,同时也从侧面表明青藏高原东北缘地区是整个高原隆升扩展的最新和最前缘部位的时空格局特征。     

水系沉积物找金的冷冻采样法

众所周知,在金矿勘查中。采集和分析具有代表性的水系沉积物样品是个难题。本文介绍了一种从活动的水系沉积物中采集原状、封闭样品的冷冻采样法,并对苏格兰科诺尼什境内的一条流经金矿区的河流进行采样试验,以此对该法进行评价。 常规采样法的缺点在于粉金因淘洗有不同程度的损失。冷冻采样法则可获得具有代表性和定量性的数据。若能与砾石层河流沉积学方面的资料相结合,还可建立探测矿源的矿质分散模式。这表明,冷冻采样法特别适用于大型金矿勘测中的定位阶段。     

岷江水系流域地貌特征及其构造指示意义*

晚新生代以来发育岷山构造带内部的岷江水系流域盆地,无论是流域盆地内的新生代沉积记录,还是其流域地貌所呈现的典型特征,都深刻指示了青藏高原东缘地区的新构造活动。文章基于数字高程模型(DEM)数据空间分析技术,利用最新获取的高精度SRTM-DEM数据,系统提取了岷江水系中上游流域汇水盆地以及67个亚流域盆地的典型地貌参数,如流域面积、河流长度、分支比等。通过对流域地貌参数以及纵向河道高程剖面等的统计分析,认为岷江水系东西两侧具有截然不同的地貌特征,东侧流域盆地主要表现为面积小、河流长度短、分支比低以及河流梯度大等特征。由于岷江水系东西两侧地层岩性的对称发育以及整个岷江流域盆地对气候因素具有同一的响应特征,所以亚流域盆地典型参数特征指示了岷江水系两侧晚新生代构造活动的差异性,反映并印证了岷江断裂东西两侧晚新生代以来的不均衡抬升。晚新生代以来岷山构造带的快速隆起以及龙门山构造带内部差异活动是造成岷江水系东侧各支流发育程度低,东西两侧亚流域差异地貌特征形成的主要原因。     

水系形成与发展的元胞自动机模型研究

河流水系的形成是在一定地质、地形、气候等条件下,水流自由发展的结果,具有自组织临界性。采用元胞自动机模型,对水系自组织形成的随机过程进行了模拟。通过改变地质、地形、气候等条件,模拟了与自然水系相吻合的多种河流水系。结合水槽实际,模拟了与水槽试验结果相似的水系形成。并通过概化形式,模拟了黄河源头东昆仑阿拉克湖地区第四纪水系演化过程,取得了良好的模拟效果。     

京西-晋冀蒙地区水系与新构造应力场的关系

一、引言利用水系分布方向的密集度,探讨水系分布的格局与构造应力场之间的关系,是最近提出来的。许多同志,在不同的地区作了有益的尝试,得出的结论与用其它地质资料得出的构造应力场基本吻合。由于此方法有一定的实用价值,本文拟用此方法对北京—河北—山西部分地区水系格局与构造应力场之间的关系作一些探讨。二、地理地质概况本区位于北纬39°20’—41°20’,东经113°—117°,包括京西—晋冀蒙的部分地区,有大、小河流30余条。水系总长度为15140km。水系主要分布在延庆、怀来、阳     

小秦岭金矿区水系沉积物重金属特征研究

在划分小秦岭金矿区水系流域的基础上,研究了不同水系沉积物中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属的含量水平、分布特征;从各个元素的主要来源出发,分析了重金属含量水平高低不同的原因,探讨了金矿开发对重金属含量变异的影响,提出影响水系沉积物重金属赋存、迁移的相关因素.结果发现:①从地域上看,小秦岭北麓水系沉积物重金属含量普遍高于南麓,而在北麓表现出“中间高、两侧低”的特点;②从元素含量差异看,小秦岭金矿区水系沉积物中Pb含量最高且偏离背景值的程度最大,其次是Hg,而Cr、As继续保持了低背景值的趋势.     

基于ArcGIS的DEM水系盒维数的计算

水系分形维数的计算与分析,有助于深入理解其与地貌发育、流域径流和侵蚀产沙等过程之间的关系。本文从分形维数的计算原理出发,结合目前最流行的GIS软件,提出了新的水系盒维数计算方法,并以安塞纸坊沟流域为例,说明该方法能较好地反映流域地貌特征。     

滇中河网特征及其对断层活动的响应

滇中地区作为青藏高原东南缘构造活动最强烈的地区之一,发育了许多活动走滑断裂,并且在该区域上密布着不同级别的河网,为利用河网分析断裂活动提供了有利条件。为揭示滇中河网发育与断裂活动内在联系,本文基于30 m分辨率的SRTM-3数字高程模型(DEM)在ArcGIS环境下提取了滇中地区金沙江、珠江、红河内的20条支流的河流网络,分析其典型的河网参数(分支比和长度比),通过这些比值与Horton定律描述的一般性河流网络进行对比。同时,基于ArcGIS空间分析技术及Matlab程序脚本系统,对这20条河流流域纵剖面进行定量化研究,分析其河道基岩侵蚀力模型,得到S-A拟合图解。结果表明:滇中地区金沙江、珠江、红河中大多数与断裂带重合的高级别河流的支流,河网发育明显地受到了断裂活动的影响;在河道基岩侵蚀力模型S-A拟合图中呈现为上凸和下凹相间排列,这一现象在金沙江流域的各支流最为显著,造成这一现象的原因可能是研究区内的河道主要受走滑断裂控制,当断裂以压扭性为主时,河道的隆升量大于剥蚀量,S-A拟合曲线表现为上凸;当断裂以张扭性为主时,河道的隆升量小于剥蚀量,S-A拟合曲线表现为下凹。通过对河网构造地貌特征的研究可以使我们更好地理解该地区的构造活动特征。