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金沙江下游为泥石流滑坡强烈活动区,也是巨型,水电工程密集开发区,因此,开展金沙江下游地区泥石流滑坡时空分布规律及其产沙、输沙特征研究,对于这一区域水电工程的开发和环境保护具有重大意义。本文以金沙江下游攀枝花至宜宾段干流及各向左右两岸扩展5km的缓冲带作为研究区,根据DEM、TIN分析技术,利用20世纪70年代的MSS、80年代的TM和2000年前后的ETM遥感影像,结合1954~1985水文泥沙资料,通过对区内典型泥石流沟堆积体的采样分析,探讨了泥石流滑坡空间分布规律、时间演化序列和产沙特性,最后讨论了其对水电工程的影响。取得的主要成果如下:
1.实现了泥石流滑坡灾害体自动识别,通过提取湿度指数和绿度指数,利用差值增强、密度分割和掩膜技术实现了灾害体的自动识别;根据泥石流滑坡活动规律和特点,从色调、形状、位置、大小、纹理等特征入手建立了解译标志。
2.建立了研究区系列环境背景数据库,进一步完善了该地区泥石流滑坡编目数据库。利用泥石流滑坡自动识别技术和解译标志,完成了交通闭塞地区的灾害调查和数据库更新,乌东德库区新增泥石流沟36条,白鹤滩库区新增53条,溪落渡库区新增37条,向家坝库区无新增泥石流沟。
3.分析了金沙江下游干流区泥石流滑坡空间分布特征和典型区段泥石流滑坡时间活动规律。泥石流滑坡表现为成群集中分布、沿金沙江呈对冲分布;分布具有受构造和地貌共同作用明显、在河流的左岸和右岸特征各不一致、与构造密集有很高相关性等特点,并分析了造成这些特点的原因。典型区段内泥石流滑坡时间活动特征则表现为沟谷型泥石流溯源侵蚀明显,坡面型泥石流活动强度减弱。
4.构建了基于多期DEM、TIN和遥感影像识别的单沟泥石流产沙估算模型和区域泥石流滑坡体积估算经验公式:V=-107.88×S+164.36×S1.782。利用经验公式和泥石流滑坡遥感自动识别模型,评估了典型区段泥石流滑坡区域性产沙量与产沙效应。
5.完成了研究区泥石流滑坡输沙强度分区。利用GIS分析功能,用物源、动力和激发条件反映间接指标,用泥石流滑坡分布密度和活动强度反映直接指标,经GIS分析运算,得到研究区内泥石流滑坡输沙强度分区,结果表明:输沙强度最重度区位于白鹤滩库区,其次为乌东德库区与溪洛渡库区,相比较而言向家坝库区则较弱。
6.分析了泥石流滑坡对河道平面形态、横断面、纵断面的影响,并进一步分析了河流泥沙与泥石流滑坡面积的关系,结果发现二者的比值固定在2.6×104t/km2.a附近。
7.估算了研究区的泥石流滑坡产沙量结果为3.12×108t/a,平均每年淤积库容2×1081113,水库淤积时间为288年。通过以上研究,主要创新点为:
1.利用泥石流滑坡遥感影像的湿度指数和绿度指数,采用影像增强、密度分割、掩模运算等技术,实现了泥石流滑坡灾害体的自动识别,从而完善了该地区泥石流滑坡编目数据库;在该数据库的支持下分析了金沙江下游干流区泥石流滑坡空间分布特征和典型区段泥石流滑坡时间活动规律,总结了泥石流滑坡空间分异与时间活动规律。
2.建立了泥石流滑坡单沟产沙模型和区域性产沙量估算经验公式,并应用到驾车河和白鹤滩库区,评估了该地区的泥石流滑坡产沙;评估的结果作为指标之一应用到该地区泥石流滑坡输沙强度分区。