水系分析的意义以及水系与地貌之间内在联系 - 图文

水系分析的意义以及水系与地貌之间内在联系

——地貌学及第四纪地质学结课报告

一、前言

地球是人类的家，人类一直都十分关心自己赖以生存和发展的地球表面的状况，从而萌生出各种地理概念。随着人类社会的发展，地理知识的积累，逐步形成一门研究地球表面自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异的学科。简单地说，地理学就是研究人与地理环境关系的学科，研究的目的是为了更好的开发和保护地球表面的自然资源，协调自然与人类的关系。 geography一词源自希腊文geo(大地)和graphein(描述)。描述地球表面的科学。地理学描述和分析发生在地球表面上的自然、生物和人文现象的空间变化，探讨它们之间的相互关系及其重要的区域类型。

随着科学技术的进步、各国各地区经济开发和建设以及环境管理和保护的需要，地貌学将成为一门有坚实的理论基础、应用理论的基础性学科，也是一门与生产实际紧密联系的应用性学科，学科的内容和结构也将发生变化。

地球表面是一个不均一的层面，存在着明显的区域分异。造成地球表面不均一和区域分异的主要原因是太阳能在地球表面分布的不均匀性和地球内能分布的不均匀性。人类是在一定的自然地理环境中生存和发展的，因此人类的体制和社会、政治、经济、文化等活动都存在着明显的区域差异。比如人种的差异、生活方式的差异等等。

在有，地球表面也是在不断变化的。在地球表面形成过程中，大陆与海洋的面积和位置几经变迁，气候历经了炎热与寒冷、湿润与干旱的多次交替，生物由海洋发展到陆地，有简单到复杂、由低级到高级……。

自然地理的变化影响人文地理、人文地理也反作用于自然地理。特别是在现代工业化时期，人类的活动是地球表面发生深刻的变化，一方面控制或减轻了某些自然灾害，另一方面诸如森林的砍伐、污染、荒漠化等等情况的出现，破坏了自然生态系统的平衡。随着人口的急剧增加、资源的大量消耗，人类的影响程度还在加剧。

地貌学不限于研究地球表面的各个要素，更重要的是把它作为统一的整体，综合地研究其组成要素及它们的空间组合。它着重于研究各要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。地貌学的综合性研究分为不同的层次，层次不同，综合的复杂程度也不同。高层次的综合研究，即人地相关性的研究，是地貌学所特有的。

二、水系分析的意义以及水系与地貌之间内在联系

1 水分析意义与遥感技术

1.1遥感技术进行水环境质量监测

水体遥感监测原理、特点。影响水质的参数有：水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物、热释放物、病原体和油类物质等。随着遥感技术的革新和对物质光谱特征研究的深入，可以监测的水质参数种类也在逐渐增加，除了热污染和溢油污染等突发性水污染事故的监测外，用遥感监测的水质数据大致可以分为以下四大类：浑浊度、浮游植物、溶解性有机物、化学性水质指标。

利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图象中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。

水质参数的遥感监测过程。首先，根据水质参数选择遥感数据，并获得同期内的地面监测的水质分析数据。现今广泛使用的遥感图象波段较宽，所反映的往往是综合信息，加之太阳光、大气等因素的影响，遥感信息表现的不甚明显，要对遥感数据进行一系列校正和转换将原始数字图像格式转换为辐射值或反射率值。然后根据经验选择不同波段或波段组合的数据与同步观测的地面数据进行统计分析，再经检验得到最后满意的模型方程。

水质遥感监测常用的遥感数据

多光谱遥感数据。在水质遥感监测中常用的多光谱遥感数据，包括美国Landsat卫星的MSS、TM、ETM+数据，法国SPOT卫星的HRV数据，气象卫星NOAA的AVHRR数据，印度遥感IRS系统的LISS数据，

日本JERS卫星的OPS(光学传感器)接收的多光谱图像数据，中巴地球资源1号卫星（CBERS--1）CCD相机数据等。

SPOT地球观测卫星系统，较陆地卫星最大的优势是最高空间分辨率达10m。SPOT数据应用于水质研究中，学者们也做了一些研究。如可以利用SPOT数据来估算悬浮物质浓度和估计藻类生物参数。

AVHRR(高级甚高分辨率辐射计)是装载在NOAA列卫星上的传感器，每天都可以提供可见光图像和两幅热红外图像，在水质监测等许多领域广泛应用，如1986年，国家海洋局第二海洋研究所用NOAA数据对杭州湾悬浮固体浓度进行了研究。

成像光谱仪也称高光谱成像仪，实质上是将二维图像和地物光谱测量结合起来的图谱合一的遥感技术，其光谱分辨率高达纳米数量级。国内外的学者主要利用的有：美国的AVIRIS数据、加拿大的CASI数据、芬兰的AISA数据、中国的PHI数据以及OMIS数据、SEAWIFS数据等进行了水体水质遥感研究，对一些水质参数，如叶绿素浓度、悬浮物浓度、溶解性有机物作了估测

新型卫星遥感数据。新的卫星陆续升空为水质遥感监测提供了更高空间、时间和光谱分辨率的遥感数据。如美国的Landsat ETM+、EO--1ALI、MODIS，欧空局的Envlsat MERIS等多光谱数据和美国的EO-1Hyperion高光谱数据。Koponen用AISA数据模拟MERIS数据对芬兰南部的湖泊水质进行分类，结果表明分类精度和利用AISA数据几乎相同；Hanna等利用AISA数据模拟MODIS和MERIS数据来研究这两种数据在水质监测中的可用性时发现；MERIS以705nm为中心的波段9很适合用来估算叶绿素a的浓度，但是利用模拟的MODIS数据得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI数据和HyMap数据结合，对德国梅克莱堡州湖区水质进行了监测，为营养参数和叶绿素浓度的定量化建立了算法。

1.2遥感在未来水文发展中的运用

近年来随着国家对水文事业的发展有很大的鼓励和支持，水文事业得到了长足的发展，水文事业在不断创新和改革，逐渐对新技术和新科学的利用。水文工作逐步开始改变传统工作方式和设备，利用新的科学技术建立多层次、多方面水文信息网，以先进的遥感技术更准确的弥补水文工中的不足，是水文工作，自动化、智能化、高质量、高效率快速发展最有效的途径。

遥感技术是六十年代发展起来的一门新兴的综合性探测技术，它与空间科学，近代物理、电子计算技术等新的科学技术密切相关，是近代科学技术最新成就的综合成果，遥感技术，特别是航天遥感的发展，使人们能从宇宙空间的高度上，大范围、快读、周期性地探测地球上各种现象及其变化，使人类对地球科学的研究进入了一个新阶段。

水文遥感是遥感技术应用于水文科学领域的总称。世界上许多国家都十分重视遥感技术在水文上的应用。因此，遥感技术也将对水文水资源水环境科学的发展起积极的推进作用。

随着空间技术的飞速发展，近几十年来，人们越来越重视遥感技术在水文水资源方面的应用。70年代末，美国科学院在探讨遥感技术在地学领域的应用报告中指出：“水文学在理论研究和资料收集手段方面存在大量问题，只有通过空间技术和遥感手段才能解决”。遥感技术在水文水资源方面的应用，有着广阔的前景。如水资源的调查与监测；流域规划及流域生态环境的演化；防洪抗旱中的洪水、旱情的监测；水质监测及水环境分析；洪水预报；河流、湖库、沼泽、冰雪等的变化与演变等等，都可以应用遥感方法来研究。

水文水资源遥感的特点是：动态遥感，定量分析、遥感、遥测、遥控的综合应用，与地理信息系统全球定位系统相结合。因此，水文水资源遥感比较复杂，所涉及的技术领域更广，要求的地面分辨率更高，实时处理的时段更短。

1.3利用遥感技术进行流域及水系状况的调查

流域状况表示水文要素形成的下垫面条件；水系状况反映了河道特征。根据卫星像片可以较准确地查清流域范围、流域概况（包括地形、土壤、植被等情况）、流域面积、河长、河网密度、水体面积及河宽、河流弯曲度等流域及水系状况。尤其在人迹罕到的荒漠、冰川、沼泽、高山地区，进行地面测量甚至航测都有困难，而利用卫片有突出的优点。

水系是由河流的干流和各级直流，流域内的湖泊、沼泽等形成彼此连接的一个系统。在卫星图像上，水系的形态特征和密度。一般分三种类型：树枝状水系，表现为直流与主流的锐角表现为支流与主流以直角或近似直角相交，主要分布在垂直交叉的断裂、裂隙发育的沉积岩地区；放射状水系表现为从中心向外呈放射状，主要分布在火山，孤山和穹形隆起地区。例如，在青藏铁路查勘中，应用卫片分析格尔木河流域受昆仑山纬向构造体系的影响，河流呈东西流向，梳状水系明显；在拉萨河流域，受两组交叉断裂带控制，呈网格水系，而且流域面积及河源都有较大的变动。

水资源是人类社会赖以生存的发展的最重要的自然资源。随着工业化、都市化的发展，水资源问题日益引起人们的高度重视。查清水资源的数量和分布，是合理开发利用水资源的先决条件。

许多国家的实践认为，应用遥感技术的多样性是查清水体表面、尤其是河流、湖泊、水库、沼泽的水资源的最好方法之一。根据遥感技术的多样性，使用不同波段，不同类型的的遥感资料。对快速探测水资源分布是极有效的。根据遥感技术的多样性，使用不同波段，不同型号的遥感资料。对快速探测水资源的分布是极有效的。跟据遥感影像的色调、形态标志可以容易判读出各类型的地表水体。

海积地貌。被携带碎屑物质在海岸带内有两种方式：a. 横向移动，即泥沙碎屑物质垂直于海岸的移动；b. 纵向移动，即泥沙碎屑物质沿海岸线方向的移动。不同的泥沙运动方式可以形成不同的海积地貌。下面分两方面讨论海积地貌。

1、泥沙横向移动形成的地貌

（1） 中立线：泥沙是否能被搬运，主要取决于其起动速度的大小和水质点的运

动速度是否达到了其起动速度。泥沙的起动速度取决于泥沙的受力。一般来说，泥沙受两个力的作用——波浪水质点的冲击力和重力。当其向岸运动时，它要克服重力的坡向分力，要求水质点的运动速度大；当向海运动时，搬运力与坡向分力方向一致，要求水质点的运动速度小。在海岸横剖面上，泥沙向岸运动距离与向海运动距离相等的点，称为中立点，中立点沿岸的连线则称中立线。

（2） 平衡剖面：平衡剖面的形态为一凹形曲线。 （3） 堆积地貌：

a. 水下堆积阶地：分布在岸坡的坡脚，由中立点以下向海移动的泥沙堆积而成； b. 海滩与滨岸堤：海蚀物质经过横向向岸移动沉积而成，其形成由海岸的地形控制。没有自由空间则形成海滩，剖面呈下凹型；有自由空间形成滨岸堤，剖面呈上凸型；

c. 水下沙坝：一种大致与海岸平行呈直线或弧线的水下堤状堆积物，有时为一条，有时为几条。水下沙坝形成于破浪带内，时破浪的产物。其形成后不断加宽、加高和向陆、向海横向移动和纵向移动；

d. 离岸堤与泻湖：是激浪流的产物。中立线以上向岸运动的泥沙，如果泥沙特别多，在没到达岸边就发生堆积，当堆积到一定程度而高出水面即形成离岸堤。离岸堤与海岸间的水域即称泻湖。离岸堤可向岸移动形成滨岸堤。

2、泥沙纵向移动形成的海岸地貌

当波浪作用力与海岸线不垂直时，泥沙就会发生纵向移动。泥沙纵向移动的参数有：

a. 泥沙流强度：单位时间内，实际通过某一断面的泥沙量；

b. 泥沙流容量：单位时间内，波浪所能搬运的最大泥沙量，即波浪的挟沙

力；

c. 饱和度：泥沙流强度与容量之比。饱和度大于1则堆积，饱和度小于1

则侵蚀，饱和度等于1即不侵蚀也不堆积。 下面讨论一下纵向移动形成的堆积地貌： （1） 镶岸地貌：凹岸充填； （2） 接岸地貌：凸岸堆积；

（3） 封岸地貌：波影区堆积，如波浪遇到岛屿或岬角时。 河口地貌

一、河口的类型和分段

1、类型：根据河流作用与海洋作用的对比关系可分为： （1） 建设型河口（河道型河口），河流作用为主； （2） 破坏型河口（河港型河口），海洋作用为主。

2、分段：根据水文、地貌特征的不同可分为三段： （1） 近口段；

（2） 河口段：潮流是直至口门，有下泄的河流径流和上溯的潮流，水流变化复

杂，地貌表现为河底分叉不稳定，河流堆积体高出水面；

（3） 口外海滨段：口门至水下三角洲前缘坡折处，以海洋作用为主。地貌上表

现为河流堆积物在水面以下。

二、河口区的动力特征

1、双向水流：河川径流、潮流（涨潮流和落潮流）；

2、咸淡水混合：咸淡水的混合可影响到河口的动力状况和沉积状况。半个潮周期内进入河口的淡水量与涨潮阶段所进潮量之比，称为混合指数。

三、河口地貌发育

1、河口和三角洲的地貌发育条件：

（1） 海面变动：上升——破坏型；下降——建设型；

（2） 泥沙来源：主要取决于年输沙量与河流年径流量的比值；

（3） 动力因素：河流动力和海洋动力。河流作用强——三角洲型、建设型；海

洋作用强——三角港、破坏型；

（4） 地形条件：口外区原始水深较浅——三角洲型；口外区原始水深较深——

三角港型；

2、河口地貌发育

表现为河口的分叉和拦门沙的出现。

四、河口三角洲的类型

根据河流径流的强弱和潮流强弱对比可分为：

（1） 河流径流弱、潮流强的三角洲：如钱塘江形成的三角港，很少拦门沙； （2） 河流径流强、有潮流的三角洲：如恒河三角洲，岛屿式三角洲； （3） 潮流弱、分成几股入海，含沙量较高：如鸟足状三角洲、密西西比河三角

洲；

（4） 潮流弱、不分叉入海的三角洲：如尖头三角洲、意大利台伯河三角洲； （5） 径流弱、但输沙量大，潮流弱的三角洲：如黄河。

五、三角洲沉积 1、结构：

a. 底积层：三角洲的外缘海底，处在三角洲的最底部，水平层理，海象性

为主；

b. 前积层：三角洲的前缘外坡，为陆相沉积被海洋作用改造，比底积层颗

粒粗，以斜层理为主，要河流的悬移质，是三角洲的主体，含海相生物为主；

c. 顶积层：以粉沙物质为主，水平层理，为陆相沉积。 2、三角洲的沉积旋回

2.2 桂林地区水系与地貌联系

地形桂林市地处南岭山系的西南部，地形总体上呈北高南低的趋势，即北、东、西三面环山，地势较高；中部及南部、东北部为岩溶山地与平原、谷地区，地势较低平。其中，从全州、兴安到灵川、桂林市区、临桂一线有“湘桂走廊”之称，是广西的东北门户。地貌桂林市地貌特点是四周山地环绕，山地丘陵面积广大；岩溶地貌发育完美；地貌类型多样，可分为中山、低山、丘陵、岩溶石山和河谷平原五大类。中山主要分布在桂林市的北部、西部和中部海洋山等地；低山主要分布在各大山脉的四周，中山、低山总面积大约占全市面积的一半左右。丘陵多分布于中低山与河流谷地之间。境内石灰岩地层分布广泛，岩层厚、质地纯，加上受地质构造的作用和长期的侵蚀、切割，形成了沿桂江与湘江两岸分布的典型岩溶石山与河流谷地平原。典型的岩溶石山海拔标高200米～500米不等，有峰丛洼（谷）地和峰林平原等类型。其地貌特点是正负地形相间出现，即在相对平缓的地表耸立着一个个相对独立或簇状陡峭石峰；或在底座相互连接的石峰间散布着众多大小不一的洼地（或谷地）。石峰内或地下多洞穴或地下河，即所谓“山山有洞，洞洞奇观”。负地形为洼地、谷地和平原，平均海拔高程150米左右。尤其是桂林市城区至阳朔县长约80千米漓江沿岸的峰林地貌最为典型，形成了千峰环抱、山环水绕、碧水青山、奇峰倒影、洞奇石美的独特景观，被世人美誉为“山水甲天下”，成为世界闻名的旅游胜地。石山之间分布有河流与平原。平原可分河谷平原与岩溶峰林平原两大类。岩溶石山、丘陵与平原约占全市总面积的47%。此外，在资源县县城向北部和西北的白垩纪红色砂岩分布区，由于地表水系的长期侵蚀，形成了一个沿资江分布，面积达125平方千米的丹霞地貌。山系主要为中低山和岩溶山地。山系主要呈北北东走向。北部有猫儿山、越城岭；东部和中部有都庞岭、海洋山；西北和西部有大南山、天平山；南部有驾桥岭和大瑶山，主要山体海拔标高均在1000米～1500米以上，其中位于兴安县与资源县交界处的猫儿山主峰海拔标高达2141.5米，为南岭及广西的最高峰，有华南第一高峰之称。猫儿山、越城岭、海洋山和都庞岭构成了珠江和长江水系的分水岭；在分水岭南北两侧，沿湘江和漓江河谷，分布形成西南—东北走向的兴安—全州河谷平原和西北—东南走向的岩溶山地—河谷平原区。水系桂林市河流水系发达。全市共有大小河流100余条，其中流域面积在50平方千米以上河流35条，分属长江流域的洞庭湖水系与珠江流域的西江水系，为典型的雨源型山区河流。分山地型与岩溶丘陵平原型两大类。山地型河流多位于碎屑岩分布区，区内降雨量充沛，地表水系发达，河流曲折多弯，流域形成树枝状水系网络；河流坡降大，水流湍急、落差大，多峡谷、险滩，是开展漂流等水上运动的良好地域；而岩溶丘陵平原型河流多位于碳酸盐岩分布区。流域内地表地下岩溶发育，致使地表水系不发育，地下多发育有地下河或伏流，地表与地下水系共存。属于长江流域洞庭湖水系的有资江、湘江（包括其支流灌江），流域总面积约占全市总面积的30%。其中，湘江境内河流长190千米，流域面积7049平方千米；资江境内河流长83千米，流域面积1300平方千米。属于珠江流域西江水系的有桂江、洛清江和浔江，约占全市总面积的70%。其中，桂江平乐县城以上段又称漓江，境内河流长约288千米（其中漓江长214千米），流域总面积12669平方千米；洛清江境内河段长103千米，流域面积2806平方千米；浔江境内河段长139千米，流域面积3868平方千米。在湘江和西江两大水系之间，古代修建

有著名的灵渠（位于兴安县城西南）将两大水系沟通。另外，在临桂县会仙附近的相思埭，也有一条古运河将漓江水系与柳江水系（通过洛清江）沟通。

2.2喀斯特地貌

“喀斯特”(Kras)原是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛上的石灰岩高原的地名，那里有发育典型的岩溶地貌。“喀斯特”一词即为岩溶地貌的代称。

喀斯特地貌是指可溶性岩石受水的溶蚀作用和伴随的机械作用所形成的各种地貌，如石芽、石沟、石林、峰林、落水洞、漏斗、喀斯特洼地、溶洞、地下河等。在喀斯特地貌发育地区，地面往往奇峰林立，地表水系比较缺乏，但地下水系却比较发达。中国的广西、贵州、云南等地广泛分布有喀斯特地貌，是世界上喀斯特地貌发育最典型的地区之一。 指石灰岩地区的地表常见的石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、天坑、落水洞、溶蚀洼地、坡立谷、盲谷以及地下发育的溶洞、地下河等各种洞穴系统以及洞中石钟乳、石笋、石柱、石瀑布等地貌形态。对于石灰岩地区上述独特的地貌，国内外学术界均以南斯拉夫典型的石灰岩地貌区喀斯特地貌高原的地名来命名，即“喀斯特地貌”。过去中国亦曾用过“岩溶地貌”一词。在我国，喀斯特地貌分布面积约达130万平方公里。主要分布在广西、贵州、云南等省区，如广西的桂林山水、云南的路南石林等，广东则有英德英西峰林，怀集桥头镇燕子岩、肇庆七星岩等。

喀斯特地貌(岩溶地貌)

喀斯特地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐)进行以化学溶蚀作用为主而形成的地貌。

喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯的利亚半岛的石灰岩高原的地名，19世纪末，南斯拉夫学者司威杰(J.Cvijic)首先对该地区进行研究，并借用喀斯特一词作为石灰岩地区一系列作用过程的现象的总称，到1966年我国第二次喀特学术会建议将“喀斯特”一词改为“岩溶”。所以，喀斯特地貌亦称岩溶地貌。

岩溶地貌地面上往往崎呕不平，岩石嶙峋，奇蜂林立，地表常见有石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、落水洞、溶蚀洼地等形态；而地下则发育着地下河、溶洞。溶洞内有多姿多彩的石笋、钟乳石、石柱，美不胜收。

我国岩溶地貌分布十分广泛，主要集中于广西、云南、贵州等省区，如广西桂林的山美、石美，水美、洞美，云南的路南石林等闻名于世。

2.3 龙宫水系与地貌

龙宫水系主要由东、西两支组成，两支流之间在一年中又根据季节不同而通过地表溢流或地下伏流相串通，挽近以来新构造强裂抬升，河流强裂下切，喀斯特地貌回春发育，由北而南呈现峰林溶原→峰林谷地（盆地）→峰丛谷地（洼地）的系列更替。龙宫地区洞穴成因及发育与地下河系变迁密切相关，上层洞呈潜流型水平穿洞的特点；中下层洞往往相连，洞顶钟乳石发育，底部为现代地下河床，追踪构造薄弱带垂向下蚀，具有明显的裂隙洞特征。

三、结论

地貌学不限于研究地球表面的各个要素，更重要的是把它作为统一的整体，综合地研究其组成要素及它们的空间组合。它着重于研究各要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。地貌学的综合性研究分为不同的层次，层次不同，综合的复杂程度也不同。高层次的综合研究，即人地相关性的研究，是地貌学所特有的。

四、结语感受

通过学习地貌学这门课，我们学到了很多知识，这门课程是在我们日常生活中极为常用的，我们从中我们不仅可以知道自己生活的环境及其气候，地形，而且还可以知道在自然界中的各种现象及原因。 在学这门课的一学期来，我对这门深有感触，在隋志龙老师认真的教导下，我对这门课有了很大的兴趣，因而学到了前未学过的知识，知道了前未知道的东西。在上课时虽然我有很多的不理解和不懂，但是老师的认真和细心的指导下，我的不理解变为理解，我的不懂变为懂。最主要的是，从我考上大学以来我对我自己的（勘查）这个专业一直没有真正的了解而且也没那么感兴趣，但是通过学这门课以后，我对我的专业有了很多的了解和很深厚的认识，同时也有了很大兴趣。以后的学习中我会把这学期学到的知识灵活的用到实际生活中。理论和实际结合起来，运用到自己的专业和工作上，更进一步研究这门学课。

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