三峡库区巴东斜坡区沟谷水系的分形几何特征研究
112 连建发刘传正高尚嵘
()1. 中国地质环境监测院 北京市 100081 2. 山东省地质环境监测总站 济南市 250014 提要 沟谷水系具有自相似性的分布特征 ,可以用分形理论进行描述和研究 。该文应用分形理论对巴东斜坡区的 沟谷水系特征进行研究 ,分析水系的发育程度及其所处的地貌侵蚀发育阶段 。研究表明 ,分维值较好地反映了沟 谷水系的复杂程度以及水系的切割深度和受构造活动性影响的强弱 ;巴东斜坡区水系所处流域地貌处于侵蚀发育
的帅年期 ,水系尚未充分发育 ,河网密度小 ,河流深切侵蚀剧烈 ,河谷呈“V”字型 。
关键词 分形 水系 地貌 三峡库区
Research of Fractal Geometry Characteristic on Water System in Gullies and
Valleies of Ba dong Slope Area in Three Gorges Reservoir Area 112Lian J ianfa Liu Chuanzheng Gao Shangrong
()1 . China Institute of Geo2environment Monitoring 2 . Shandong Central Station of Geo2environment Monitoring
Abstract The distribution of water system in gullies and valleies has self2similarity , and it can be described and researched by using fractal theory. The water system of Badong slope area is researched by using fractal theory in this paper ; the development degree of water system and its development degree of landform erosion are analyzed. The research indicates that the complicated degrees of water system ,the
cutting depth and the in2 fluence of structure activities can be better reflected by fractal dimension value , the erosion development stage of drainage area landform of water system in Badong slope area is in young stage , the water system is not yet developed enough ,the drainage density is small , the deep cutting erosion of river is intense and the shape of river valley shows“V”form.
Key words fractal ;water system ;landform ; Three Gorges Reservior area
江边及沟谷两侧可达 60?以上 ,沟间地块趋于帄缓 , 1 引言 其临江地带 30,?45、?中部 15,?25、?上部 30,?40? 巴东县位于湖北省西部 ,隶属鄂西土家族苗族 V”字型 , 切割深度较大 。沟谷 冲沟横截面一般呈“
自治州 ,地处大巴山东部 。巴东大斜坡总体上为北 水系具有自相似性的分布特征 ,可以用分形理论进
倾的扇形 ,在地形地貌上位于长江三峡中段西陵峡 行描述和研究 。本文将应用分形理论对巴东斜坡区
与巫峡之间的过渡地带 ,总体为近东西走向 ,向北倾 的沟谷水系特征进行研究 ,分析水系的发育程度及
斜的单斜坡 ,坡度大多在 10?,35。?斜坡区内近乎 其所处的地貌侵蚀发育阶段 。
等距离地发育了一系列深大冲沟 ,自西向东依次是
2 分形理论基础 黄家大沟 、铜盆溪 、白岩沟 、四道沟 、头道沟 。它们自 自然界中存在着许多混乱 、无序 、不规则的形态和 南向北横穿 ,与长江基本直交 ,整个区域被切割成间
现象 ,传统的理论方法只能是简化或定性的刻画它们 隔 1 . 3,1 . 7km 的近南北向展布的几个相对独立的
1973 年美籍法裔数学家 B. B. Mandelbrot 教授首先提出 斜坡单元 。 ( ) 了分形 Fractal。1975 年他的专著《分形 ———形 ,机遇 巴东大斜坡总体表现为一顺向坡 ,局部呈逆向
和维数》的出版 ,标志着分形理论的正式诞生 。这一理 坡或斜切坡 。由于冲沟发育 ,短而深切 ,地形坡度在 论的诞生为揭示隐藏于混乱复杂现象中的精细结构和
() 基金项目 :国家三峡库区滑坡与塌岸防治科研专项 20030204。 1 定量地刻画描述它们提供了理论基础 。 作者简介 :连建发 ,男 ,1974 年生 ,博士 ,地质工程专业 。分形 几 何 的 主 要 研 究 对 象 是 具 有 自 相 似 性 收稿日期 :2006 - 06 - 03
( ( ) self2similar的不规则曲线 ; 具有自反演性 self2inve2 分形的量测方法有多种 ,对于一定小区的量测
而言 ,盒维数法既简单又客观 ,是目前应用得最普遍 ( ) ) rse的不规则图形 ;具有自帄方性 self2squaring的分 ( ) 的方法 。盒维数法 box2dimension method,也叫数盒 2 ( ) 形变换和自放射性 self2affine的分形集等。而在 ( ( ) 子法 box2counting method、网格覆盖法 net2covering 目前的研究中 ,分形几何应用最为广泛的还是自相 ) ( ) ε method或 覆 盖 法 covering method。使 用 半 径 为似性分形 ,简称线性分形 。所谓的自相似性是指局 ε( ) 的圆或边长为的正方形称之为盒子 box去覆盖
(ε) ε节理曲线或表面 ,所需盒子的数目 N 将随 而 变部与整体在形态 、功能 、信息 、时间和空间等方面具
化 。如果为分形 ,则 有统计意义上的相似性 ,适当放大或缩小分形对象
三峡库区巴东斜坡区沟谷水系的分形几何特征研究
