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科学划分喀斯特小流域单元，分析喀斯特小流域信息特征，构建基于喀斯特小流域关键脆弱性的生态优化调控模式，对于喀斯特基础研究与生态建设具有重要意义。本文以贵州省为研究区域，以1∶50，000数字化DLG、水文地质图、地质图、石漠化分布、土壤类型空间分布、多源多时相多分辨率遥感影像、人口普查等为基础数源，运用3S技术与野外调查，完成了贵州省小流域提取、空间形态信息特征分析、流域类型划分、关键因子解剖、生态优化调控模式构建等方面的研究工作，并在此基础上开展基于喀斯特二元结构的小流域划分方法研究与试验论证。主要认识如下: 一、喀斯特小流域数量与形态特征 贵州省八大流域共划分为3882个小流域，其中1、2级小流域分布范围最广，占全省小流域总面积的67.29％。形态方面，全省小流域地形总体趋陡，河源与支流所在地区小流域坡度总体上低于以干流区域为主的小流域坡度，干流区域水土流失防控任务可能更加艰巨;在西高东低的地势特征与北东向构造线为主的形变类型共同作用下，南东向和北西向为主坡向的小流域数分别为957个和757个，占全省小流域的44.15％，成为贵州小流域主要坡向类型，且两种小流域类型自西北向东南沿北东向构造线相间分布;全省小流域相对高差总体上呈现“中低周高”的空间分布特征;黔中高原面以狭长型小流域为主要类型，红水河流域、南盘江流域、北盘江流域的延长系数分别为2.14、2.05、1.99，均高于其它五大流域，小流域形状狭长，利于洪水集中。 二、喀斯特小流域分类体系 考虑喀斯特地区特殊地质环境背景，按照非地带性地质背景主控，分区与分类相结合，宏观、中观、微观相结合的三个原则，选择地貌类型、地形起伏度、岩性组合三类指标，构建了“地貌+地形起伏+岩性”的喀斯特小流域分类体系。贵州省小流域按地貌分区分别归属断陷盆地区、岩溶峡谷区、峰丛洼地区、岩溶高原区、岩溶槽谷区、非喀斯特区六种区域，除非喀斯特区之外的5个地貌区小流域总数为3402个，占全省小流域总数的87.64％;低起伏度小流域共1288个，总面积4.49万km2，中起伏度小流域共1854个，总面积8.27万km2，高起伏度小流域共740个，总面积4.38万km2;全省碳酸盐岩性喀斯特小流域共3161个，总面积13.99万km2，占全省国土面积的79.44％。 按照“地貌+地形起伏度+岩性”的喀斯特小流域类型划分方案，贵州共划分出67种小流域类型。其中，岩溶断陷盆地+中起伏度+复合碳酸盐岩等19种小流域类型共2454个，总面积11.06万平方千米，分别占全省小流域总面积和总数量的74.04％和72.13％。 三、喀斯特小流域类型水、土、生赋存特征 （一）除非喀斯特地貌区外，其他所有地貌类型区喀斯特小流域亏水与严重缺水类小流域分布数量与规模都在70％以上，各类型喀斯特小流域呈现区域整体性地表水欠缺;喀斯特小流域地表河网丰富度受喀斯特地貌背景、地表地形起伏状况、流域岩性叠置关系的影响较大，上述因素综合作用下，各地貌区内存在地表河网丰富度的异质性较高，各类型喀斯特小流域地表水资赋存量的多样性明显。 （二）在不同喀斯特地貌区，喀斯特小流域土壤赋存量存在明显差异;喀斯特小流域起伏度与土壤赋存量之间的关系密切，厚层土占小流域总面积的比例随小流域起伏度增加而降低，而中层土与薄层土在小流域分布比例随小流域起伏度增加而增加;白云岩类小流域厚层土平均分布比例最大，为29.88％，复合碳酸盐岩与石灰岩类小流域厚层土平均分布比例为26.20％和25.44％。 （三）贵州喀斯特小流域植被生物量总量为6.67×108吨，生物量密度为47.69吨·hm-2，喀斯特小流域地表植被生物量总体偏低，生物量密度在小流域间的差异明显;全省喀斯特小流域总生物量具有“中起伏度喀斯特小流域高，低、高起伏度喀斯特小流域低”的特点;岩性特征方面，白云岩小流域总生物量为0.64×108吨，复合碳酸盐岩类小流域为2.67×108吨，石灰岩类小流域为3.36×108吨，生物量密度在不同岩性小流域间差异较小。 四、各类型喀斯特小流域土地利用特征 （一）坡耕地。全省喀斯特小流域坡耕地总量为5404.93万亩，占全省耕地总面积的78.91％，喀斯特小流域坡耕地成为全省耕地资源的主要组成部分;总体上不同起伏度喀斯特小流域坡耕地分布比例差异不大，但喀斯特小流域起伏度不同，坡耕地主要分布坡度带变化明显;白云岩小流域坡耕地在（6，10]分布优势明显，而复合碳酸盐岩类小流域坡耕地在（10，15]范围内分布比例较白云岩类小流域明显增加，石灰岩类小流域在15度以上坡度带的坡耕地占该岩性喀斯特小流域总面积的比例为三种岩性喀斯特小流域的最大值。 （二）坝坡比。贵州省千亩以上坝子共1627个，总面积为4768.30km2，占全省国土面积的2.71％，平均面积2.93km2（4396亩）;岩溶高原区喀斯特小流域平均坝坡比分别为17.28％，明显高于其它喀斯特地貌区，峰丛洼地区喀斯特小流域整体上具有“坝子分布数量相对较多，坝子规模的差异相对较小”的特点，岩溶槽谷区无坝喀斯特小流域最多，为85个;全省喀斯特小流域坝坡比与地形起伏度之间呈指数相关关系;岩性方面，白云岩类喀斯特小流域平均坝坡比最大，达20.09％，复合碳酸盐岩与石类岩小流域相当，分别为12.99％和11.66％。 （三）土地利用综合程度。峰丛洼地、岩溶槽谷、非喀斯特三类地貌区喀斯特小流域土地利用综合程度较低，而岩溶断陷盆地、岩溶高原、岩溶峡谷三类地貌区喀斯特小流域土地利用综合程度较高;喀斯特小流域地形起伏度越大，土地利用综合程度指数平均值越小;白云岩类喀斯特小流域土地利用综合程度指数值明显高于石灰岩类小流域。 五、各类型喀斯特小流域人地关系特征 （一）人口压力。全省喀斯特小流域平均人口数为0.98万人，人口密度为222人/km2，人口承载量明显高于非喀斯特小流域;峰丛洼地区、岩溶槽谷区喀斯特小流域人口密度明显低于全省平均水平，岩溶断陷盆地、岩溶高原、岩溶峡谷区喀斯特小流域人口密度高于全省平均水平;中、低起伏度喀斯特小流域为贵州喀斯特地区承载人口的主要小流域类型;复合碳酸盐岩类小流域从人口承载量、人口密度、平均小流域人口数等方面均占优势，其为贵州喀斯特地区主要的人口分布小流域类型。 （二）石漠化。全省喀斯特小流域石漠化土地总面积为299.92万公顷，占全省石漠化土地总面积的99.18％;峰丛洼地区喀斯特小流域石漠化土地分布规模大、严重程度高，岩溶槽谷区喀斯特小流域石漠化土地分布规模大、单个小流域石漠化面积大，但区域尺度石漠化土地比例低、严重程度轻，岩溶断陷盆地区石漠化土地总量少、区域比例大、严重程度高，岩溶高原区喀斯特小流域石漠化土地总量大、比例高、小流域平均规模高，岩深峡谷区喀斯特小流域石漠化土地分布规模大、流域比例高、严重程度高;中起伏度喀斯特小流域石漠化土地分布规模大，低起伏度喀斯特小流域石漠化严重程度高于中高起伏度喀斯特小流域;单一岩性类型的喀斯特小流域石漠化发生规模与严重程度较复合岩性类型小流域高。 六、乌江流域分段与全省主要类型喀斯特小流域特征及其调控策略 在乌江流域三岔河、六冲河、鸭池河至构皮滩段、乌江下游四个流域区选取6种主要类型流域解剖其关键脆弱性特征，提出了三岔河以人工干预生态修复为主，六冲河以自然修复为主，鸭池河至构皮滩段以推进区域城镇化为主要功能，乌江下游自然修复与人工修复结合、推进坡耕地水土流失治理为主的不同生态优化调控重点方向;同时，运用聚类分析方法，分析代表全省96.78％的喀斯特小流域面积的8种主要类型喀斯特小流域的关键脆弱性特征，在此基础上构建了8种主要类型喀斯特小流域的生态优化调控策略。 七、典型喀斯特小流域生态优化调控策略 后寨河流域上游峰丛洼地区为流域生态优化调控的重点区域，以表层岩溶带水资源集蓄利用为核心，以生态修复与保护为重点，缓解人地关系压力，提高洼地系统生产力水平;中下游地区，峰丛洼地边缘向坝区转换的地带建设理想入居区域，严控坝区建设占用导致的不透水表面增加与积极开展坝子多功能利用以提升坝子生产力水平相结合，积极开展低丘缓坡冈地经济林建设，发展林下经济，提高其利用率。 朗溪小流域山体高大，山地垂直带谱明显，应利用山体多样性小气候特征，对槽谷两翼山体进行垂直带谱建设;槽谷低部区域，以提高土地生产率与土地承载力为重点，发展高效生态农业及相关产业。 董架小流域全流域以生态建设为重点，利用石灰岩差异生风化特征与区域水热资源优势，对陡坡峰丛山体，开展以乔木树种为主的林业建设，并积极做好旱季森林防火工作;大力实施生态移民工程，缓解入地关系矛盾，减轻土地承载力;利用系统性思难，山地-洼地一体化，治洼与治坡相结合，大力推进流域生态退耕。 断桥小流域利用峡谷两侧高原面山体，以峰丛洼地系统为基本单元，开展有以植被恢复为主要内容的生态建设，积极发展山体草食畜牧业;峡谷区域垂直落差大，利用水热条件多样的特点开展山地垂直带谱建设为重点，提升坡地水土保持能力与植被生产力水平，构建峡谷地带生态安全屏障;发挥峡谷底部水热资源优势，在白云岩山坡实施微地形改造，改善坡面立地条件与水土资源赋存格局，建设特色高效经济林，开展喜热作物种植，发展峡谷现代农业产业;发挥峡谷区垂直落差大与河谷水量丰富的优势，建设水电水利及提灌工程。 鸡场坪小流域在断陷盆地北翼高大山体总体上以生态建设为主，丰富山体区域利用方式，提升山体区域生态服务价值;断陷盆地谷地区域，重点做好坝地谷地的优化高效利用，提升其土地生产力水平与人口承载力;提高断陷盆地区域冈地及缓坡地的利用效率，提升其生产力水平。 八、基于“二元”结构提取喀斯特小流域新方法 本研究提出在喀斯特地区特殊生态水文地质背景下，传统仅依赖于地表地形的流域自动化提取方法是不真实的，它不能准确反映地表生态水文过程，因此，有必要形成新的适用于喀斯特地区的小流域提取方法。本研究聚焦于喀斯特地区生态水文背景，探索性地提出了用于提取喀斯特地区小流域的新方法。其主要分为以下五个步骤:(1)传统方法自动提取地表地形上的小流域;(2)确定区域性溶蚀-侵蚀基准与流域出口;(3)确定喀斯特流域地表与地下主干水系;(4)确定干流流经区域的喀斯特碳酸盐岩透水层的水流方向;(5)修正自动提取的地表小流域的分水岭。 通过在三岔河中段的实证分析，比较传统自动方法提取的小流域与应用本研究提出的新方法提取喀斯特小流域，在数量、形态、叠置关系等方面都具有较强的不一致性。进一步，比较两种方法提取的小流域内部水文过程，自动提取的小流域存在较多错误，相反，应用本研究提出的新方法提取的喀斯特小流域则更加准确地反映了流域内部水文过程。根据上述研究结果，本文认为喀斯特地区最小流域单元应该是本研究提出的以溶蚀-侵蚀基准为出口的流域，在其内部进行更进一步的子流域划分可能存在与真实生态水文过程之间较强不一致性。因此，本研究提出的小流域提取方法，既继承了传统自动提取方法对地形准确表达以及快速自动化方面的优势，又充分考虑了喀斯特地区特殊的生态水文地质背景，其提取的喀斯特小流域在区域水资源管理、生态建设、土地利用管理等方面具有更高的应用价值，值得引起国际同行科学家与政府管理者的重视。此外，在本研究提出的方法的基础上，进一步提高喀斯特流域提取的自动化水平应该成为我们今后研究的重点领域。