中文摘要：

本项目以黄土高原地区具有11年降雨泥沙径流观测资料的岔巴沟作为验证流域，利用分形理论、模拟实验、高精度低空摄影测量和GIS技术等理论和方法，研究模拟降雨条件下小流域模型各地貌发育阶段的侵蚀产沙时空变异过程及地貌形态分形量化特征，探讨复杂流域地貌形态的科学量化方法及其与降雨侵蚀产沙的耦合作用机制，建立小流域地貌形态分形特征与降雨侵蚀产沙定量耦合关系模型。本项目为小流域土壤侵蚀预报模型中复杂地貌形态因子科学准确量化提供了新思路和方法，对于建立具有较强适用性的黄土高原小流域降雨侵蚀产沙预报模型和小流域退化生态环境综合治理与恢复重建具有重要科学理论意义和实际应用价值。

结论摘要：

流域地貌形态特征与降雨侵蚀产沙耦合关系是建立具有广泛适用性的流域土壤侵蚀预报模型的关键科学问题之一，现有流域地貌形态特征量化方法所存在的诸多限制性对该问题的深入研究产生了极大影响。本项目运用分形理论、GIS技术和高精度摄影测量方法，以小流域模型模拟试验为切入点，结合野外典型流域验证；对流域地貌形态分形特征量化方法，模拟降雨条件下小流域模型地貌形态发育演化过程、侵蚀产沙时空动态变化特征及其耦合关系，黄土高原典型土壤侵蚀类型区小流域地貌形态分形特征及空间尺度转换和基于三维分形信息盒维数的岔巴沟流域地貌形态特征与次降雨侵蚀产沙耦合关系进行了研究；实现了基于二维和三维分形信息盒维数的流域地貌形态特征综合量化，建立了以分形信息盒维数为流域地貌形态综合量化指标的小流域模型及岔巴沟流域地貌形态特征与降雨侵蚀产沙定量耦合关系模型。研究表明，地貌形态三维分形信息盒维数在定量表达流域地貌形态综合特征及空间差异方面具有独特优势，可作为流域土壤侵蚀预报模型中地貌因子的综合量化参数；基于该参数的地貌形态特征和降雨侵蚀产沙定量耦合关系模型可进一步揭示流域降雨侵蚀产沙地貌临界。