张光辉

(1. 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875；2. 北京师范大学地理科学学部,北京 100875)

连通性是个相对古老的概念,早在20世纪30年代,就出现在数学领域,40年代末应用于物理学。对于地球科学,50年代开始在气象学中使用,60年代应用于土壤学。70年代以后,连通性在地质学、地貌学等研究中得到广泛应用。21世纪以来,水文连通性成为水文学的研究热点,而在过去10年,泥沙连通性则成为土壤侵蚀研究前沿[1]。泥沙连通性重点关注流域泥沙源汇级联关系,是诊断与量化泥沙输移路径及其时空变化、探究泥沙来源热点、识别水土保持重点区域的基础,与地貌演变、景观生态、土地利用结构、水文过程、土壤侵蚀、水质演变及水资源管理等密切相关,因此,研究泥沙连通性具有重要的理论意义和应用价值。

泥沙连通性是土壤侵蚀研究的新议题,国际上的相关研究呈快速上升态势,然而,在中国尚处于起步阶段。随着数字高程模型(DEM)精度的不断提升、图像处理技术的快速进步以及计算能力的显著提高,泥沙连通性必将或即将成为国内土壤侵蚀研究的重点和热点。

本文在简单梳理泥沙连通性基本概念、物理涵义的基础上,系统分析影响泥沙连通性的主要因素,比较研究泥沙连通性的方法体系,提出近期泥沙连通性需要加强研究的主要内容,旨在提升对泥沙连通性的理解与认知,促进泥沙连通性研究进程。

1 连通性基本概念

连通性是指系统内物质、能量和有机物迁移与传递难易程度,起源于数学,目前广泛应用于地貌、生态、水文、土壤侵蚀、泥沙沉积、水质演变、水资源管理、湿地保护和生物多样性等不同时空尺度的研究[2]。……