基于DEM的丹江口水库水源区水系分形特征研究

王国重，李中原， 屈建钢， 左其亭， 艾 蕾

(1.黄河水文水资源科学研究院，郑州 450004；2.河南省水文水资源局，郑州 450003；3.河南省水土保持监督监测总站，郑州 450008； 4.郑州大学水利与环境学院，郑州 450001；5.华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070)

分形无处不在。分形理论作为当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科，逐渐成为人们处理复杂系统的有力工具[1]。分形思想源于地貌学，并在地貌学的沃土中不断成长[2]。由于下垫面条件的差异，各地理单元要素因地域不同而不同，地貌现象貌似杂乱无章，但在分形意义下却有其特定的数理规律。河网水系等流域地貌也具有自组织性，不同级别的河流之间都遵循幂律关系[3]。水系分维值是分形理论的主要参数，不仅能够表示流域水系的发育程度，还能反映河网所在流域的地貌侵蚀发育阶段[4,5]。但许多研究只是通过GIS软件计算水系的分形分维数，而没有作更进一步的研究[6,7]，如将其与环境污染、流域生态相联系。

数字高程模型(DEM)是地理信息系统的基础数据，蕴含了丰富的地形地貌和水文信息，如山脊、山谷、坡度、坡向、高程、洼地、流向、汇流等[4]。通过GIS软件，可以提取DEM中各区域单元的这些信息[8-10]。本文借助ArcGis10.0中的水文分析模块和空间分析模块，对河南省所在的丹江口水库水源区DEM中提取的信息进行处理和水文分析，计算流域的分形维数，揭示其水系分形特征，为该区域农业面源污染的研究与治理提供依据。

1 研究区概况及数据来源

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地，也是全国最大的饮用水水源地，由位于湖北省境内的汉库和位于河南省境内的丹库两部分组成。……