洪积扇作为一种常见的地貌单元,其形态、发展、演化受气候、构造、流域地质等环境因素的影响,通过地貌演化数值模型模拟洪积扇的形成演化过程,分析气候和构造对洪积扇的作用机制,进而解译洪积扇的形态和沉积特征所记录的区域气候和构造信息,是干旱区地貌过程研究的重要内容。本文通过对祁连山北麓地区的洪积扇进行形态指标的提取和分析,基于河流功率模型和扩散方程,构建了流域—洪积扇地貌系统模型,并以祁连山北麓两个小型流域为例进行了数值模拟实验,分析洪积扇发育演化的物理过程和机制,探讨洪积扇的形态特征对区域环境变化的响应。获得如下主要结论:1、祁连山北麓发育了大量形态特征相对完好的洪积扇,洪积扇和流域的形态指标之间的相关分析表明,洪积扇在发育过程中受到流域面积和流域地势起伏的影响,上游集水区面积大且高差大时,容易产生面积大、坡度小的洪积扇,同时扇面会比较开阔。2、洪积扇的高差和流域面积的相关性不显著,扇高差更多的受到流域平均坡度、流域平均起伏度、流域平均局地高差等因素的影响,而且扇高差与扇长之间的相关关系显著。这一关系可能表现了洪积扇对构造活动的响应,考虑到该区狭长型的宏观地貌格局,周围隆起的山脉可能也在一定程度上限制了洪积扇的发育。3、地貌演化模型数值实验结果显示,洪积扇的剖面形态对于构造活动的变化更为敏感,同时还受到降水作用的影响:构造抬升使得流域的平均侵蚀速率、出山口处的沉积通量、洪积扇上的扇高差和扇比降以及扇缘位置的沉积通量都有增加的趋势;降水量的增大会使流域的平均侵蚀速率、出山口处的沉积通量增加,但会使洪积扇上的扇高差和扇比降减小,同时有更多的物质流出扇缘,从而扇缘位置的沉积通量变大;在抬升和降水的持续作用下,洪积扇的模拟剖面会逐渐趋于一个相对稳定的状态。4、模型中的扩散系数κ值是对降水量的反映,κ值越大,洪积扇的纵剖面越趋于平直;河流功率模型中的k_p值包含了流域的地形因素,地势起伏大,k_p值相对较大。模拟结果中,当流域面积增加时,洪积扇的扇比降和扇高差都有所减小,与实际的形态指标测量结果相比略有差异。研究结果拓展了洪积扇形态指标对环境因素指示意义的相关认识,建立了流域-洪积扇系统响应气候及构造变化的定量关系,可为数值模拟方法在祁连山地区洪积扇及相关地貌演化研究的进一步应用提供依据,对于深入认识洪积扇发育演化过程、西北干旱区环境变化历史及其相互关系具有重要意义。