流域地貌形态与流域降雨侵蚀产沙共同形成一个相互作用而又彼此制约的复杂动态系统。流域地貌形态特征的科学量化表达是界定和揭示该动态系统的定量作用机制和规律的关键科学问题。近年来,随着分形理论在地理学领域的应用及计量地理学与分形地貌学的兴起和GIS技术的深入应用,流域地貌分形学研究也日益深入。结合流域地貌形态特征量化指标研究流域侵蚀产沙的尺度效应,可以为流域侵蚀产沙尺度转换研究提供很好的基础。本研究对基于分形理论和DEM计算流域地貌三维分形信息盒维数的方法进行了改进,利用改进的计算方法对岔巴沟流域及其子流域进行了不同像元尺度DEM的地貌三维分形信息盒维数进行了测算,分析了流域地貌三维分形信息盒维数计算值与DEM像元尺度间的关系,并将测算结果与对应子流域的其它地貌形态量化指标进行了比较研究。最后,以三维分形信息盒维数作为地貌指标,建立了流域次暴雨侵蚀输沙与模型,经验证,该模型有较好的预测精度和可靠性。通过以上研究,得到如下结论:(1)流域地貌三维分形信息盒维数作为刻画地形地貌的指标,其计算值随着所采用的DEM像元尺度的变化而变化,在不同的DEM像元尺度下与三维分形信息盒维数真值的接近程度也不同。对于同一流域地貌,三维分形信息盒维数与像元尺度间有着非常密切的关系。利用DEM研究不同流域地貌,将三维分形信息盒维数作为地形地貌指标进行比较研究时,应考虑DEM像元尺度,只有像元尺度相同的情况,包含的微小地貌信息量处于同一水平时,三维分形信息盒维数计算值才具有可比性。利用流域地貌三维分形信息盒维数与DEM像元尺度间的回归关系可以对同一流域无标度区内任意像元尺度的DEM进行三维分形信息盒维数计算,从而提高回归方程的通用性和分维计算值的可比性。(2)对于同一流域,各地貌因子并不是彼此孤立的,在一定程度上是相互联系、相互制约的,各地貌指标所表达的地貌信息也是相互包含和相互重叠的,而这种关系的密切程度,各地貌因子之间是不一样的。基于DEM数据提取的诸多地貌指标间,有的呈明显的函数关系,有的相关性不显著却有间接的相关关系。总的来看,流域地貌三维分形信息盒维数作为刻画流域地形地貌的因子,反映了流域地貌三维表面的复杂程度,在一定程度上包含了流域沟道总长度、流域面积、流域长度、流域高差、流域平均高差、流域侵蚀积分值、流域沟道密度等流域地貌因子的部分信息。(3)影响岔巴沟流域侵蚀产沙的因子主要是降雨、径流、地貌因素。不同流域次暴雨输沙模数Ms与径流深h、洪峰流量模数Qs相关性极显著,与流域地貌三维分形信息盒维数Di显著相关。对影响流域次暴雨输沙模数Ms的主要因素径流深h、洪峰流量模数Qs和流域地貌形态特征三维分形信息盒维数进行了回归分析,通过机理分析与数理统计方法,建立了岔巴沟流域次暴雨输沙的回归方程,经验证,该方程能较好地进行次暴雨输沙量的预测。