基于三维激光扫描技术的喀斯特地表微地形特征及其侵蚀响应

张思琪, 马芊红, 朱 彤, 顾再柯, 张科利

(1.北京师范大学 地理科学学部, 北京 100875; 2.贵州省水土保持监测站, 贵阳 550002)

地表微地形是指在一定尺度范围内地表微地貌的随机性和不规则性[1]，可作为地表起伏变化和侵蚀程度的重要指标[2-3]。地表微地形会随雨滴击溅和径流剪切引起的土壤分离、泥沙搬运等侵蚀过程发生变化。同时，微地形的变化反过来也会影响径流的形成过程和产流量，进而影响侵蚀类型的发展演化及侵蚀结果[4-5]。降雨前后地表微地形的变化同产流产沙一样，对于理解土壤侵蚀机理和分析侵蚀特征具有重要作用。目前，国内外学者主要是通过微地形因子的量化来表征地表微地形，从而分析微地形与土壤侵蚀间的关系。常用的微地形因子有地表粗糙度、地形起伏度、地表切割度和坑洼蓄积量[6]。其中，地表粗糙度可用于描述由耕作管理或侵蚀引起地表高低起伏的微地形特征[7]。吴发启等[8]将地表粗糙度定义为地表在比降梯度最大方向上凹凸不平的状态或起伏状况。相关研究发现，地表粗糙度对侵蚀的影响表现出促进和阻滞两种特性：一方面，粗糙地表抗蚀性强，坑洼面积大，地表蓄水能力强，可有效促进水分入渗[9]，从而延缓径流形成[10]，削弱径流的侵蚀动力；另一方面，地表粗糙度的增大会促进水流的横向汇集，增大地表径流的潜在冲刷力，更易发生细沟侵蚀[11]。地表粗糙度随降雨过程的进行会不断的发生变化，因此，分析地表微地形的变化有助于更好地理解坡面侵蚀过程。……