我国黄土高原被誉为全球最具地学研究价值的独特地理区域之一,经过260万年的黄土堆积与搬运形成沟壑纵横、支离破碎以及起伏不平的独特地貌形态。沟谷发育是促使形成这样的地貌现象的主要成因,黄土沟谷的发育过程是地表径流汇集于沟槽促使其发生下蚀、侧蚀和溯源侵蚀。地表径流首先作用于坡面产生细沟,随着降雨的继续和径流的汇集,形成浅沟、冲沟、切沟。本研究拟以地理元胞自动机为技术手段,结合沟谷发育的水文学产流汇流,侵蚀学产沙理论,完成沟谷演化规则的制定,最终,实现黄土沟谷发育演化模拟模型的构建。论文的主要工作内容如下:1地理元胞自动机中黄土沟谷发育转换规则的制定沟壑纵横组成了黄土地貌,下蚀,侧蚀和溯源侵蚀三种方式促进沟谷发育,沟谷发育又映射着黄土地貌的演化过程。由于黄土疏松、多节理、抗蚀性差等特殊的物理化学性质,黄土沟谷的溯源侵蚀相较于下蚀和侧蚀,具有更特殊的作用和典型性。本研究通过探求沟谷发育的机理以及溯源侵蚀对在黄土沟谷发育的影响机制,遵循沟谷发育的发生机制和物理过程,拓展研究沟头在沟谷发育过程中的形态、侵蚀特征,完成沟谷发育的转换规则的制定。2黄土沟谷发育模型的构建◆模型结构的实现本研究以沟谷发育过程机理为研究基础,将沟谷发育演变过程侵蚀产沙产流作为理论基础,在遵循沟谷发育物理过程的基础上率定参数,对参数进行迭代优化,在此基础上设计沟谷发育地理元胞的转换规则,在地学理论的支撑下,结合地理元胞自动机的耦合性和空间性的特点,实现模型结构的构建。◆模型功能的实现本研究结合地理元胞自动机技术,对各个元胞赋予相关地学含义,以元胞各个时间点和高程值为主的状态值来表现沟谷发育过程的变化量,依据地理元胞自动机的空间耦合性的特点,将设计的转换规则融合相关编程软件平台,实现模型功能设计。3黄土沟谷发育模型验证和分析模型的建立为了获得有意义的结论,而有意义的结论是以正确性为前提的,合理的模型验证是保证正确性的有力方法。,本研究对所建立模拟模型的验证是通过将自然流域——麻地沟流域的实测数字高程模型数据作为模型的输入,调整模型结构以及相关参数完成模拟,最后对产生的模拟结果和实测结果从沟道形态,发育程度以及侵蚀变化三方面进行比对,验证和评价模型的精度。综上,本研究基于沟谷发育过程机理,设计沟谷发育的转换规则,在地理元胞自动机的技术支持和相关编程平台的支撑下,实现模型的构建、评价和分析。本研究不仅有助于了解沟谷发育自身的规律,同时为黄土高原水土流失防治措施的制定提供依据。