喀斯特峰丛洼地地貌形态耦合模式及机制研究

Peak cluster depression is one of the most important geomorphic type in karst area, it is the landscape unit where the human activity is strong, and the difficult regional poverty. Because of special landform structure, its material and energy circulation becomes relatively closed, human activities cause rocky desertification extremely easily, at the same time, produce a series of ecological environment problems. In southern China Karst area, There are some scientific questions that are strengthen to be researched and resolved including Peak cluster depression is how to distribute, and how to couple between Peak cluster and depression in the 2-d and 3-d spaces, and how to evolve under the different backgrounds. Quantitative remote sensing, 3 d GIS analysis and statistical methods of calculation for using comprehensively for the study.in small watershed as a unit, from the horizontal and vertical two kinds of evolution direction, from the watershed to the valley, river upstream to the downstream, the surface to underground scales, in order to indicate the morphological characteristics and evolution process in 2 d and 3 d space under the different coupled models. and to clarify the different genesis and evolution mechanism. The study will establish remote sensing data - geomorphic information - the calculation of spatial knowledge system and measurement model, provide theory bases for the ecological restoration and reconstruction.

峰丛洼地是喀斯特地区最重要的一种地貌类型，是人类活动较强的景观单元，同时也是脱贫难度较大的地域，峰丛洼地特殊的地形地貌结构，使其物质能量循环变得相对封闭，人类活动极易引起石漠化景观，同时产生一系列生态环境问题。我国南方喀斯特地区峰丛洼地地貌分布格局，不同背景的峰丛与洼地形态在二维和三维空间耦合模式及其成因机制等科学问题有待加强系统研究。项目综合运用定量遥感、三维GIS分析、地统计计算等方法，以小流域为单元，从水平和垂直两种演化方向，由分水岭向河谷、河流上游向下游、地表到地下不同空间，揭示不同耦合模式峰丛洼地二维与三维形态发育特征与演化过程，从地貌成因和地貌演化角度，阐明典型耦合模式峰丛洼地成因及演化机制。在喀斯特地区地貌领域建立遥感数据-地貌信息-空间知识的计算体系与计量模型，对进一步系统科学认识喀斯特地貌演化机制，理解石漠化发生的尺度和机理，科学地开展大规模的生态恢复和重建提供理论依据。

基于遥感、三维GIS分析、地统计计算、水化学分析等方法，以贵州高原宏观尺度和小流域单元微观尺度，研究了喀斯特峰丛洼地地貌形态特征遥感自动提取方法、喀斯特二元地貌景观形态发育特征与演化过程、不同地貌类型区的石漠化演变及敏感性评价等内容。通过研究得到了一些新的发现，取得以下研究进展：（1）首次采用可视化建模工具Model Builder中构建了岩溶峰丛、岩溶洼地的空间分析自动提取模型，提出了喀斯特地区地貌提取的遥感数据-空间知识-计算体系与计量模型，为推动喀斯特数字地貌发展做出了贡献。（2）在喀斯特高原盆地区开展了基于三维激光扫描仪的喀斯特地形特征测量，探索了点云数据计算及测量过程中 “空洞”的修补方法。（3)研究了喀斯特地貌景观及其演化规律，发现流域大气降水、地表水和地下水对可溶性岩石侵蚀-溶蚀作用影响明显，从而发育了峰丛洼地，谷地等地表景观和溶蚀漏斗、竖井、洞穴等地下景观的喀斯特二元地貌结构，进而得出喀斯特二元结构与交叉在其中的岩溶动力系统的耦合更加速了喀斯特二元地貌景观格局的塑造，是构成流域地貌类型与分布的重要驱动力，揭示了喀斯特地貌发育的动力机制。（4）研究了水—气CO2分压对洞穴水水文化学过程的影响，通过大量的数据实验分析发现，在白云岩喀斯特地区，ΔPCO2与SI的界定值并不是0值，而是分别在0.45和0.42上下波动，这对于指示洞穴滴水是否发生脱气沉积作用提供了新的判断指标和依据。（5）研究了洞穴水理化性质特征，发现随着滴水中SO42-离子浓度的上升，会导致水中的TH（总硬度）和EC（电导率）之间非常显著正相关程度逐渐下降，提出了SO42-根离子溶解进入水中后打乱了原先的水化学平衡，袭夺了原先HCO3-的优势离子地位，使得白云岩的“去白云岩化”反应加速，加快了对白云岩的溶解和洞穴次生碳酸钙沉积物的生长速率，对于利用洞穴沉积物测算地貌演化，以及进一步系统科学认识喀斯特地貌演化机制提供了强有力的作证。（6)研究了喀斯特地区不同地貌类型区生态特征及石漠化敏感性，提出大起伏中山和中起伏低山地貌为石漠化高度易发区，高海拔丘陵和高海拔台地区为石漠化中度易发区，高海拔平原为石漠化轻度易发区，低海拔平原最不易发生石漠化，为理解石漠化发生的尺度和机理，科学地开展大规模的生态恢复和重建提供理论依据。