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【摘 要】广西岩溶地貌类型是世界上热带、亚热带岩溶发育最完全的地区之一，该地区由于石漠化导致水土流失严重，迫切需要研究出适合当地的土壤侵蚀模型，以对当地进行水土流失进行治理。通过获取岩性、降雨量、地貌这三种信息，可以计算得出乐业岩溶地区的平均溶蚀量，再结合研究区当前的DEM数据，推导出研究区不同时期各点上的流失速率。据此建立岩溶地貌动态演化的三维计算机模型。
【关键词】溶蚀速率;土壤侵蚀模型;地表形态;动态演化;三维计算机模型
1.研究意义
1.1溶蚀速率定量研究的意义
广西岩溶地貌类型是世界上热带、亚热带岩溶发育最完全的地区之一（王蕾，2018）。同時石漠化发展快速，生态环境恶化等问题突出（马芊红等，2018），迫切需要治理，研究出适合当地的土壤侵蚀模型（王珊，2013）。确定溶蚀速度，有助于喀斯特发育年代估算，预测其发展趋势，以及对其含水层中的水动力条件的了解（房金福等，1993）。
1.2乐业_凤山世界地质公园的研究意义
根据王蕾（2018）对广西15个地质公园的可持续发展状况进行综合评价的结果，乐业-凤山世界地质公园可持续性发展最大。对其岩溶地貌进行研究，有助于向公众传递科普知识，保护地质遗迹，增强公众保护自然环境的意识。
2.研究现状及发展动态：
2.1岩溶侵蚀、溶蚀研究现状
卢耀如等（1966）认为，喀斯特作用过程中，有时溶蚀作用占主导地位，有时侵蚀作用占主导地位。溶蚀速率还受CO2的量和水-碳酸盐岩界面特性的控制。（宋林华，2000）
当前喀斯特土壤侵蚀预测模型研究中主要以坡面尺度和流域尺度两种为主，应用最为广泛的是USLE和RUSLE，基本涵盖了所有喀斯特地貌类型。（朱大运，2016）
高翔等（2013）选取坡度、雨强、植被覆盖度及裸岩率为主要土壤侵蚀因子进行回归分析，初步揭示了喀斯特地区侵蚀模数与侵蚀因子的相关关系。王珊（2013）以珠江工程广西项目区为例，选择主要影响因子进行修正，建立了适合岩溶区的小流域尺度土壤水力侵蚀估算模型。房金福（1993）通过回归分析，得出溶蚀量值与气候、碳酸盐岩性和地貌等环境因素的相关性。曹玉清等（1997）运用化学热力学、水文地质系统耦合理论和有限单元法，计算确定出各节点的溶蚀速度。
2.2地貌演化过程研究现状
喀斯特地貌形成过程的量化描述正处于起步阶段（宋林华，2000）。目前已初步能用分形维来描述喀斯特正地形和负地形的结构与发育过程（许世远等，2000）。肖鸿林等（1997）初步建立了猫跳河和六冲河为代表的喀斯特峡谷形成的数学模型。
2.3乐业县的岩溶区研究现状
晚三叠世开始的印支运动，基本奠定了乐业地区构造形迹的框架;随后，历经印支、燕山、喜山等多期构造运动（广西壮族自治区地质矿产局，1985）。中、上新世是“喜山”构造运动二次活跃期，影响了包括大石围天坑在内的桂西北峰丛地区（杨颖瑜，1996）。
韦跃龙等（2010）认为乐业-凤山世界地质公园发育在“孤岛”状的碳酸盐岩区上，并将公园成景过程划分为峰丛期、地下河和洞穴期、天坑期、现代岩溶作用期4 个时期。邓亚东等（2012）认为公园以高峰丛深洼地、大洞穴、大峡谷、天坑群、天窗群、天生桥、地下河为特色。
3.研究内容
（1）乐业岩溶地区平均溶蚀量的确定;（2）古地貌反演;（3）地貌演化过程的动态三维展示。
4.拟采取的研究方法
4.1建立数学模型拟合地表演化过程
收集研究区岩性、降雨量、地貌等数据，对侵蚀量做回归分析，得出函数关系。然后利用该函数计算研究区当前的平均溶蚀速率，将其乘以一个系数（通过迭代的方式确定该系数），得出岩溶地貌开始形成至今的平均流失速率。结合研究区当前的DEM数据和岩溶地貌演化时间，推导出研究区各点（或者小平面单元）上的流失速率V。具体方法为：①应用GIS方法，得出研究区现在的平均地表高程。将各点的高程与研究区当前平均高程相减，得出高程差，可以认为该高程差是由于流失速率与平均速率有偏差形成的。②将该高程差除以岩溶地貌演化时间，即为与平均速率的偏差。③将该速率偏差与平均速率相加，即可得到各点（或者小平面单元）的流失速率V。推算岩溶地貌演化期间各时间点的地表形态，从而可以应用计算机模拟，展示其地表动态演化过程。
4.2建立计算机模型进行展示
应用VC++开发语言结合OpenGL图形开发工具编写软件，将整个研究区的不同岩溶地层，赋予不同的颜色，剖分成不同的单元，每个单元赋予其实际流失速率，采用体可视化的形式，进行展示。
参考文献
[1]中国科学院地质研究所岩溶研究组.中国岩溶研究[M]，科学出版社，1979.
[2]王珊.基于GIS的岩溶区水力侵蚀模型研究与应用[D].北京林业大学，2013.
[3]王蕾.广西地质公园空间分布差异及可持续发展路径研究[D].中国地质大学，2018：34-52.
[4]西南喀斯特地区土壤侵蚀模型与量化评价研究[J].朱大运.人民长江. 2016（S2）：23-26.
[5]马芊红，张科利.西南喀斯特地区土壤侵蚀研究进展与展望[J].地球科学进展，2018，33（ 11）： 1130-1141.
[6]房金福，林钧枢，李钜章，张耀光.喀斯特区现代溶蚀强度与环境的研究—以红水河流域为例[J].地理学报，1993，48（02）：122-130.
[7]朱学稳，黄保健，朱德浩，等.广西乐业大石围天坑群发现、探测、定义与研究[M].南宁：广西科学技术出版社，2003.
[8]邓亚东，陈伟海，张远海，黄保健，罗书文.乐业-凤山世界地质公园岩溶地貌景观特征与价值分析[J]. 中国岩溶，2012，31（03）：303-309.
[9]杨颖瑜.广西喀斯特风景地貌区域开发与研究[A].全国第11届旅游地学年会暨东北地区旅游资源开发研讨会论文集[C]. 1996：325-330.
[10]宋林华.喀斯特地貌研究进展与趋势[J].地理科学进展，2000，19（3）：193-201.
[11]卢耀如，赵成梁，刘福灿.初论喀斯特的作用过程及其类型[C]//第一届全国水文地质工程地质学术会议论文选编，第二辑（喀斯特问题专辑）.北京：中国工业出版社，1966，1-28.
[12]高翔，蔡雄飞，王济，胡国锋.喀斯特地貌不同坡度下土壤侵蚀经验模型研究[J].贵州农业科学，2013，41（7）：111-115.
[13]曹玉清，胡宽瑢.岩溶水系统溶蚀速度的多重耦合模型[J].中国岩溶，1997，16（3）：199-208.
[14]许世远， 孙以义. 地貌形态模拟[J].地理学报，2000，67（3）：266-273.
[15]韦跃龙，陈伟海，黄保健.广西乐业国家地质公园地质遗迹成景机制及模式.地理学报，2010，65（5）：580-594.
[16]中国地质科学院地质研究所、武汉地质学院，中国古地理图集[J].北京：地图出版社，1985.
[17]肖鸿林，邹成杰.喀斯特峡谷成因及数学模型研究—以猫跳河、六冲河为例[J].中国岩溶， 1997， 16（2）： 105-112.
本文为百色学院高层次人才科研启动经费DC2000002730资助成果。
【关键词】溶蚀速率;土壤侵蚀模型;地表形态;动态演化;三维计算机模型
1.研究意义
1.1溶蚀速率定量研究的意义
广西岩溶地貌类型是世界上热带、亚热带岩溶发育最完全的地区之一（王蕾，2018）。同時石漠化发展快速，生态环境恶化等问题突出（马芊红等，2018），迫切需要治理，研究出适合当地的土壤侵蚀模型（王珊，2013）。确定溶蚀速度，有助于喀斯特发育年代估算，预测其发展趋势，以及对其含水层中的水动力条件的了解（房金福等，1993）。
1.2乐业_凤山世界地质公园的研究意义
根据王蕾（2018）对广西15个地质公园的可持续发展状况进行综合评价的结果，乐业-凤山世界地质公园可持续性发展最大。对其岩溶地貌进行研究，有助于向公众传递科普知识，保护地质遗迹，增强公众保护自然环境的意识。
2.研究现状及发展动态：
2.1岩溶侵蚀、溶蚀研究现状
卢耀如等（1966）认为，喀斯特作用过程中，有时溶蚀作用占主导地位，有时侵蚀作用占主导地位。溶蚀速率还受CO2的量和水-碳酸盐岩界面特性的控制。（宋林华，2000）
当前喀斯特土壤侵蚀预测模型研究中主要以坡面尺度和流域尺度两种为主，应用最为广泛的是USLE和RUSLE，基本涵盖了所有喀斯特地貌类型。（朱大运，2016）
高翔等（2013）选取坡度、雨强、植被覆盖度及裸岩率为主要土壤侵蚀因子进行回归分析，初步揭示了喀斯特地区侵蚀模数与侵蚀因子的相关关系。王珊（2013）以珠江工程广西项目区为例，选择主要影响因子进行修正，建立了适合岩溶区的小流域尺度土壤水力侵蚀估算模型。房金福（1993）通过回归分析，得出溶蚀量值与气候、碳酸盐岩性和地貌等环境因素的相关性。曹玉清等（1997）运用化学热力学、水文地质系统耦合理论和有限单元法，计算确定出各节点的溶蚀速度。
2.2地貌演化过程研究现状
喀斯特地貌形成过程的量化描述正处于起步阶段（宋林华，2000）。目前已初步能用分形维来描述喀斯特正地形和负地形的结构与发育过程（许世远等，2000）。肖鸿林等（1997）初步建立了猫跳河和六冲河为代表的喀斯特峡谷形成的数学模型。
2.3乐业县的岩溶区研究现状
晚三叠世开始的印支运动，基本奠定了乐业地区构造形迹的框架;随后，历经印支、燕山、喜山等多期构造运动（广西壮族自治区地质矿产局，1985）。中、上新世是“喜山”构造运动二次活跃期，影响了包括大石围天坑在内的桂西北峰丛地区（杨颖瑜，1996）。
韦跃龙等（2010）认为乐业-凤山世界地质公园发育在“孤岛”状的碳酸盐岩区上，并将公园成景过程划分为峰丛期、地下河和洞穴期、天坑期、现代岩溶作用期4 个时期。邓亚东等（2012）认为公园以高峰丛深洼地、大洞穴、大峡谷、天坑群、天窗群、天生桥、地下河为特色。
3.研究内容
（1）乐业岩溶地区平均溶蚀量的确定;（2）古地貌反演;（3）地貌演化过程的动态三维展示。
4.拟采取的研究方法
4.1建立数学模型拟合地表演化过程
收集研究区岩性、降雨量、地貌等数据，对侵蚀量做回归分析，得出函数关系。然后利用该函数计算研究区当前的平均溶蚀速率，将其乘以一个系数（通过迭代的方式确定该系数），得出岩溶地貌开始形成至今的平均流失速率。结合研究区当前的DEM数据和岩溶地貌演化时间，推导出研究区各点（或者小平面单元）上的流失速率V。具体方法为：①应用GIS方法，得出研究区现在的平均地表高程。将各点的高程与研究区当前平均高程相减，得出高程差，可以认为该高程差是由于流失速率与平均速率有偏差形成的。②将该高程差除以岩溶地貌演化时间，即为与平均速率的偏差。③将该速率偏差与平均速率相加，即可得到各点（或者小平面单元）的流失速率V。推算岩溶地貌演化期间各时间点的地表形态，从而可以应用计算机模拟，展示其地表动态演化过程。
4.2建立计算机模型进行展示
应用VC++开发语言结合OpenGL图形开发工具编写软件，将整个研究区的不同岩溶地层，赋予不同的颜色，剖分成不同的单元，每个单元赋予其实际流失速率，采用体可视化的形式，进行展示。
参考文献
[1]中国科学院地质研究所岩溶研究组.中国岩溶研究[M]，科学出版社，1979.
[2]王珊.基于GIS的岩溶区水力侵蚀模型研究与应用[D].北京林业大学，2013.
[3]王蕾.广西地质公园空间分布差异及可持续发展路径研究[D].中国地质大学，2018：34-52.
[4]西南喀斯特地区土壤侵蚀模型与量化评价研究[J].朱大运.人民长江. 2016（S2）：23-26.
[5]马芊红，张科利.西南喀斯特地区土壤侵蚀研究进展与展望[J].地球科学进展，2018，33（ 11）： 1130-1141.
[6]房金福，林钧枢，李钜章，张耀光.喀斯特区现代溶蚀强度与环境的研究—以红水河流域为例[J].地理学报，1993，48（02）：122-130.
[7]朱学稳，黄保健，朱德浩，等.广西乐业大石围天坑群发现、探测、定义与研究[M].南宁：广西科学技术出版社，2003.
[8]邓亚东，陈伟海，张远海，黄保健，罗书文.乐业-凤山世界地质公园岩溶地貌景观特征与价值分析[J]. 中国岩溶，2012，31（03）：303-309.
[9]杨颖瑜.广西喀斯特风景地貌区域开发与研究[A].全国第11届旅游地学年会暨东北地区旅游资源开发研讨会论文集[C]. 1996：325-330.
[10]宋林华.喀斯特地貌研究进展与趋势[J].地理科学进展，2000，19（3）：193-201.
[11]卢耀如，赵成梁，刘福灿.初论喀斯特的作用过程及其类型[C]//第一届全国水文地质工程地质学术会议论文选编，第二辑（喀斯特问题专辑）.北京：中国工业出版社，1966，1-28.
[12]高翔，蔡雄飞，王济，胡国锋.喀斯特地貌不同坡度下土壤侵蚀经验模型研究[J].贵州农业科学，2013，41（7）：111-115.
[13]曹玉清，胡宽瑢.岩溶水系统溶蚀速度的多重耦合模型[J].中国岩溶，1997，16（3）：199-208.
[14]许世远， 孙以义. 地貌形态模拟[J].地理学报，2000，67（3）：266-273.
[15]韦跃龙，陈伟海，黄保健.广西乐业国家地质公园地质遗迹成景机制及模式.地理学报，2010，65（5）：580-594.
[16]中国地质科学院地质研究所、武汉地质学院，中国古地理图集[J].北京：地图出版社，1985.
[17]肖鸿林，邹成杰.喀斯特峡谷成因及数学模型研究—以猫跳河、六冲河为例[J].中国岩溶， 1997， 16（2）： 105-112.
本文为百色学院高层次人才科研启动经费DC2000002730资助成果。