[发明专利]基于多维度的坡面细沟发育形态特征综合量化方法

说明书

本发明公开了一种基于多维度的坡面细沟发育形态特征综合量化方法，该方法首先取得细沟形态多维度特征参数和产沙过程数据，然后采用灰关联分析法评价上述细沟形态多维度特征参数的敏感性以取得敏感参数，根据取得的敏感参数建立多元回归模型，然后构建细沟发育形态特征的综合量化参数。该方法克服了现有单因子量化参数对细沟发育复杂程度表达的不足，从多维角度量化坡面细沟发育程度，为研究坡面侵蚀过程中细沟形态的空间变异性问题提供了一种解决办法，提高了细沟形态量化的科学性和准确性。

技术领域

本发明属于土壤侵蚀技术领域。具体涉及基于多维度的坡面细沟发育形态特征综合量化方法。具体是一种从多维度对坡面细沟网络的复杂程度进行综合量化，从而定量表达细沟侵蚀发育程度的方法。

技术背景

细沟侵蚀是黄土坡面水蚀的重要方式，也是面蚀向沟蚀转化的特殊阶段。细沟是线状流水作用在松散土层构成的平坦地面上形成的沟道，多见于黄土高原坡耕地，其深度、宽度不超过20cm，通过人工耕作可以填平，由于规模小、深度浅，所以形态极不稳定。细沟的出现为坡面侵蚀产物提供了输送通道，可导致坡面产沙增加几倍到几十倍。

在细沟侵蚀过程中，降雨-水沙输移-细沟形态演变组成了一个微型水文动力系统，细沟形态的演变影响着细沟内水流结构，从而深刻地影响坡面侵蚀过程中的径流、入渗、泥沙输移和汇流等，是一个能够综合反映坡面侵蚀动力学各要素及其相互作用的地貌因素，也是基于物理过程的水蚀预报模型的关键部分，对流域地貌的发育和演化过程具有重要的潜在影响。因此，要深入揭示坡面侵蚀系统各因素间的相互关系，提高坡面侵蚀产沙预报模型的精度，就必须对细沟形态演变过程进行定量描述。

但是，细沟形态的复杂性导致了其量化上的困难。目前，国内外对坡面细沟发育形态特征常用的量化方法是以单因子量化参数如细沟长度、宽度、密度、切割深度等作为细沟形态描述参数，然而，细沟的发育是复杂的不可逆非线性动力学过程，受控于多种动力条件与边界条件的影响，仅将单因子参数作为细沟形态特征的量化因子，必将造成大量形态信息失真，单因子形态量化参数的局限性直接影响着坡面侵蚀预测模型的可靠性和准确性。

因此，只有从多维角度出发，将细沟形态量化和系统侵蚀产沙过程相结合，才能弥补目前量化参数的不足，拓展细沟形态量化指标的内涵，达到对坡面侵蚀系统发育系统的全面刻画，所以继续研究一种从多维度对坡面细沟网络的复杂程度进行综合量化的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了基于多维度的坡面细沟发育形态特征综合量化方法。该方法克服了现有单因子量化参数对细沟发育复杂程度表达的不足，从多维角度量化坡面细沟发育程度，提高了细沟形态量化的科学性和准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的

基于多维度的坡面细沟发育形态特征综合量化方法，该方法包括以下步骤：

(1)获取细沟形态多维度特征参数和产沙过程数据；所述细沟形态多维度特征参数和产沙过程数据的获取包括野外调查、资料收集和模拟降雨实验；

(2)采用灰关联分析法评价步骤(1)所述细沟形态多维度特征参数的敏感性，得到敏感参数；

(3)根据步骤(2)得到的敏感参数建立多元回归模型；

(4)构建细沟发育形态特征的综合量化参数。

所述的基于多维度坡面细沟发育形态特征综合量化方法，步骤(1)所述的细沟形态多维度特征参数为细沟长度、细沟宽度、细沟密度、分叉比、合并结点数、细沟网络分形维数和坡面地貌信息熵中的至少一种；

所述的基于多维度坡面细沟发育形态特征综合量化方法，所述的产沙过程数据为侵蚀产沙量、侵蚀速率和径流含沙量中的任一种。