图1 台湾岛岩性及地质构造单元划分(据文献[1,4,17]修改)
Fig. 1 Tectonics and lithology map of Taiwan Island (according to Ref. [1,4,17])
北京大学学报(自然科学版) 第60卷 第3期 2024年5月
Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 60, No. 3 (May 2024)
doi: 10.13209/j.0479-8023.2024.004
国家重点研发计划(2023YFC2906501)资助
收稿日期: 2023–04–13;
修回日期: 2023–12–15
摘要 基于 SRTM DEM 30m 数据和 ArcGIS 软件, 提取台湾岛的水系和流域盆地, 计算得到台湾岛的地貌参数(坡度、地形起伏度和面积–高程积分(HI)值), 并分析台湾岛水系分布对活动断裂的响应情况, 得到以下结论: 1)台湾岛河流受构造活动控制, 以中央山脉为分水岭, 西侧河流的南部水系为纵向流动, 北部水系为横向流动, 中央山脉以东的河流均为东西流向; 2)台湾岛的 HI 值整体上呈现中间高、两边低的趋势, 与海拔大体上呈正相关关系, 沿逆冲断层边界, 不同构造地质单元的 HI 值东西两侧差异明显; 3) HI 值可以反映台湾岛造山带的生成时序, 流域盆地受构造抬升运动影响时间越长, HI 值越大。
关键词 台湾岛; 水系分布; 流域盆地; 地貌特征; 面积–高程积分(HI); 构造活动
台湾岛位于欧亚板块大陆边缘与菲律宾海板块吕宋岛弧弧陆碰撞的交汇处, 地震活动频发。台湾岛的形成与两个俯冲系统有关: 1)台湾岛东北部的琉球沟弧系统中, 菲律宾海板块向北沿琉球海沟俯冲至欧亚板块之下; 2)台湾岛南部的吕宋沟弧系统中, 欧亚板块以南海洋壳为先导, 沿马尼拉海沟向东俯冲至菲律宾海板块之下, 使台湾岛处于两个板块俯冲方向相对的俯冲体系的转换位置。现今台湾岛南部海域各地质构造单元仍在进行碰撞造山活动。台湾岛是中国境内新生代地壳运动最活跃的造山带之一, 新构造运动强烈[1–4]。在地壳的长期发展演化过程中, 构造运动对河流的形成和演化具有重要的控制作用[5–6], 区域水系的分布格局与断裂构造有密不可分的联系[7]。在台湾岛造山带的隆升过程中, 通过调整流域水系分布格局来响应新构造活动, 因此研究台湾岛流域地貌对探讨区域构造活动和构造特征具有重要意义。
Deffontaines 等[8]基于不同的遥感数据进行地貌和水系分析, 描述和解释台湾岛的新构造特征。Dadson 等[9]通过分析台湾岛的地势、降水和河流资料, 认为其山地侵蚀模式随时间和局部构造变形的迁移而不断地变化。Giletycz 等[10–11]通过提取河流陡峭指数等地貌参数, 分析台湾岛南部恒春半岛水系对构造活动的响应情况。Chen 等研究了台湾岛构造隆起和流域盆地尺度对地貌参数的影响[12–13], 并认为台湾岛西部水系分布的变化与台湾岛造山带不断向南运动有关[14]。Lee 等[15]对台湾岛中部浊水溪的河流坡降指标 SL 值及标准化坡降指标 SL/K 值进行计算, 结合地球动力学模型, 认为构造隆起是影响浊水溪流域景观的主要因素。综上所述, 前人对台湾岛的径流分布、造山带径流变化对地震活动的响应以及不同区域河流发育特征对新构造活动的响应做了研究, 认为构造活动是影响台湾岛地貌参数的主要因素, 但关于台湾岛不同地质构造单元流域地貌与构造运动之间的关系研究较少。
本研究基于 SRTM DEM 30m 分辨率数据, 利用 ArcGIS 软件提取台湾岛水系及流域基本参数(地形起伏度和坡度), 通过对提取的 28 个流域盆地的面积–高程积分(HI)和面积–高程积分曲线(HC)进行综合分析, 探讨台湾岛流域地貌特征及其对构造活动的响应情况。
台湾岛位于东南沿海的大陆架上, 东临太平洋, 东北临琉球群岛, 南界巴士海峡, 西隔台湾海峡与福建相望[1], 面积为 36188km2, 南北长 385km, 东西最大宽度为 140km。台湾岛的主构造线大致呈NNE 方向, 从西向东可分为海岸平原、西部麓山带、雪山山脉、中央山脉、台东纵谷和海岸山脉, 各地形单元间的分界主要为逆冲断层[16](图 1)。
台湾岛地形以山地为主, 中间高, 四周低。山系与该岛屿的东北–西南走向平行, 竖卧于岛内中部偏东位置。从西侧海岸平原往东到中央山脉, 海拔逐渐升高, 形成东部多山脉、中部多丘陵、西部多平原的地形特征[16]。岛内多数断层为逆断层。由于活跃的弧陆碰撞活动, 台湾岛西部麓山带和台东纵谷为活动断层的主要分布地区[1,18]。西部海岸平原的断裂作用相对较少, 断层多为NEE或近EW走向的正断层, 西部麓山带是变形增生楔的前缘, 断裂十分发育, 主要为逆断层。中央山脉的主要断层呈NNE走向, 与山脉走向基本上一致。台东纵谷断裂带是台湾岛上欧亚板块与菲律宾海板块的碰撞缝合线, 是一个具有明显左行走滑特性的逆冲断裂带, 处于活动状态, 是现今全球活动发育断层的地区之一[1,19]。图 2 给出台湾岛主要活动断层及水系的分布。
DEM 是将有限的地形高程数据对地形表面的数字化表达及过程模拟, 是在二维地理空间上对三维地形表面的表达[23], 可以反映流域地貌形态的空间分布。本研究使用的 DEM 数据(SRTM DEM)由美国地质调查局(USGS)提供, 空间分辨率为 30m。
本文中的数据采用 WGS84 坐标, 利用 ArcGIS 10.6 中的水文分析(Hydrology)工具进行填洼、流向计算、流量统计、河网提取以及流域盆地提取等操作[24], 实现河网水系及流域盆地的快速提取。其中, 河网水系的划分采用 Strahler 分级方法: 从河源流出的河流为一级河流, 同级别河流汇聚形成的河流比原来增加一个级别, 不同级别河流交汇形成的河流取原河流中等级较高者[25–26]。集流阈值不同, 流域盆地边界的划分结果也不同, 因此设置合理的阈值对河网提取精度至关重要。本研究通过大量实验对河网提取结果进行对比, 得到的合理阈值为27000, 共提取 4 级河网。
流域盆地(也称集水区域)指地表径流或其他物质汇聚到同一出水口过程中流经的地表区域[27–28], 必须在确定汇水点(即水文分析中的出水口或倾泻点)的基础上, 才能准确地提取流域盆地边界。本研究利用 ArcGIS 提供的分水岭(Watershed)工具进行流域盆地的提取, 根据中国共产党深圳市委员会台湾工作办公室提供的台湾岛流域面积信息(http:// tb.sz.gov.cn/twbk/zrdl/content/post_125083.html)——中国台湾岛主要河流流域面积大于 500km2, 结合Kao 等[29]对台湾岛主要流域盆地的提取结果确定集流阈值。如图 3 所示, 集流阈值取 500km2 和 600km2 时, 提取的流域盆地分布情况较为一致; 集流阈值取 700km2 和 800km2 时, 主要流域盆地有部分缺失。陳彥傑等[30]发现, 集水盆地阈值小于 1km2时, HI 值同时受到岩性和地质构造影响; 集水盆地阈值大于 2km2 时, HI 值受构造活动的影响较为显著。本文主要探讨构造活动对河网水系的控制作用, 因此尽可能控制其他因素(气候和岩性等)对 HI值的影响。经过反复比较, 我们选取 600km2 作为集流阈值, 提取得到台湾岛主要流域盆地 28 个。
图1 台湾岛岩性及地质构造单元划分(据文献[1,4,17]修改)
Fig. 1 Tectonics and lithology map of Taiwan Island (according to Ref. [1,4,17])
2.3.1地形起伏度
地形起伏度为区域内最高点与最低点的高程差值, 能够反映地面侵蚀程度, 可以间接地反映构造活动的强度[27], 计算公式为
据文献[1,20–22]修改。1.山脚断层; 2.双连坡断层; 3.杨梅断层; 4.湖口断层; 5.新竹断层; 6.新城断层; 7.斗焕坪断层; 8.苗栗断层; 9.狮潭断层; 10.埔里断层; 11.三义断层; 12.屯子脚断层; 13.彰化断层; 14.车笼埔断层; 15.大茅埔–双冬断层; 16.梅山断层; 17.九穹坑断层; 18.嘉义断层; 19.木屐寮–六甲断层; 20.中州断层; 21.新化断层; 22.后甲里断层; 23.小岗山断层; 24.旗山断层; 25.潮州断层; 26.恒春断层; 27.宜兰断层; 28.米伦断层; 29.纵谷断层; 30.中央山脉断层; 31.鹿野断层; 32.太麻里海岸断层
图2 台湾岛构造地貌格局
Fig. 2 Tectonic and geomorphological map of Taiwan Island
其中, R 表示地形起伏度, Hmax 和 Hmin 分别表示分析窗口内高程的最大值和最小值。本文利用 ArcGIS提供的焦点统计工具, 采用的分析窗口大小为 23× 23 个栅格单元(4.28km2)[31], 统计得到最大高程和最小高程值, 并通过栅格计算器工具得到地形起 伏度。
2.3.2坡度
坡度表示斜坡的倾斜程度, 是重要的宏观地形因子, 反映地表物质剥蚀和堆积的程度, 可以指示地貌的发育阶段及发育程度。坡度的临界值为 30°,超过 30°则不再随侵蚀速率的增大而增大[23,27,32]。本文利用 ArcGIS 空间分析模块中的坡度分析工具, 自动生成台湾岛坡度分布图。
蓝线表示河流; 浅蓝色填充区为流域盆地范围; (a)～(d)中集流阈值依次为500, 600, 700和800 km2
图3 不同集流阈值下台湾岛提取流域盆地结果
Fig. 3 Watershed results with different watershed values of Taiwan Island
2.3.3面积–高程积分
根据 Davis 侵蚀循环理论[33], Strahler[25]提出面积–高程积分(hypso-metric integral, HI)的概念, 用于定量描述流域地貌演化与构造活动的关系[7,24,34]。常用 HI 的计算方法有 3种: 积分曲线法[25]、体积比例法[35]和起伏比法[26]。起伏比法简单高效, 数据容易获取[36], 适用于台湾岛河流支流较多且 HI 值计算量较大的情况, 计算公式为
其中, Hmean, Hmin 和 Hmax 分别为流域盆地内平均海拔高度、最小海拔高度和最大海拔高度, 通过 ArcGIS空间分析统计工具 zonal 计算得到。为更好地反映HI 值的空间分布, 对其进行克里金插值, 得到台湾岛 HI 值分布图。
Strahler[25]还推导出面积–高程积分曲线(hypso-metric integral curves, HC)的计算方法。如图 4 所示, HC 曲线以流域盆地相对高程(h/H)为纵坐标, 相对面积(a/A)为横坐标, 是用一种二维曲线描述三维体积残存率的地貌参数[37]。本文通过提取不同流域盆地的面积比和高程比两个参数, 利用 python 绘制HC 曲线。
HI 代表地貌发育时期, 其值较低说明流域盆地内物质大部分被侵蚀, 残留地形起伏不大, 指示区域地质构造不活跃; 其值较高则说明流域盆地内物质被侵蚀的部分较少, 地表属于抬升后的初期阶段, 指示区域地质构造活跃, 地貌演化时间较短[38]。HC 曲线与 HI 值具有较好的对应关系: HI>0.6 时, HC 曲线呈上凸型, 河流地貌处于幼年期, 流域盆地演化处于早期, 侵蚀程度低, 当主要受构造抬升作用控制时, 表现为强烈的隆升; 0.35≤HI≤0.6 时, HC曲线呈 S 型, 河流地貌处于壮年期, 流域盆地演化处于中期, 区域内构造抬升速率与河流下切速率平衡, 当主要受构造抬升作用控制时, 表现为缓慢隆升; HI<0.35 时, HC 曲线呈下凹型, 河流地貌处于老年期, 侵蚀程度高, 当主要受构造抬升作用控制时, 表现为隆升停滞, 流域盆地演化趋于稳定[7,39–43]。
图 5 为台湾岛河网提取结果。可以看出, 台湾岛河流多发源于中部山地, 分水岭为 S-N 向延伸的中央山脉, 河流横切 S-N 走向的增生楔山脉, 流向为 E-W 向。中央山脉位于台湾岛中部偏东区域, 故台湾岛西部河流较长, 流域面积较大, 东部河流较短, 流域面积较小, 水系的东、西支流分布较为对称, 多呈放射状, 向东向西汇入海洋。台湾岛中央山脉以东, 主要河流向西流动, 均为垂直于造山带的横向河流, 沿纵谷断裂发生明显的错动。结合Chen 等[14]发表的台湾岛河流分布结果可知, 台湾岛中央山脉以西, 主要河流具有明显的流向分界线A-A′ (图 5)。界线以北, 干线河流主要向西流动, 形成垂直于造山带的横向河流; 界线以南, 大部分干线河流以纵向排水模式(平行于造山带)向南流动。
据文献[25]修改。(a)集水盆地立体图; (b)集水盆地平面图; (c)面积–高程积分曲线
图4 HC曲线计算方法示意图
Fig. 4 Sketch map of HC calculation method
红线表示断裂, 蓝线表示河流, 黄色填充区域为流域盆地范围, 线段A-A′为河流的流向边界
图5 台湾岛河网水系
Fig. 5 River network in Taiwan Island
3.2.1地形起伏度的空间分布
如图 6(a)所示, 台湾岛地势起伏变化较大, 地形起伏度有两个明显分界处: 1)在西部麓山带与海岸平原的交界处, 地形起伏度存在明显的分界线, 界线东侧地形起伏度大部分介于 70～1281m 之间, 西侧介于 0～70m 之间, 尤其是西部麓山带的断裂带附近地形起伏度较大, 非断裂带区域地形起伏度较小; 2)纵谷断裂带是欧亚板块与菲律宾海板块的碰撞缝合线, 断裂带两侧地形起伏度变化较大。由此可知, 台湾岛造山带和断裂带与地形起伏度之间存在一定程度的相关性, 其附近的地形起伏度往往大于其他区域。
3.2.2坡度的空间分布
如图 6(b)所示, 台湾岛坡度值表现出明显的东高西低特征, 介于 0～79.49 之间, 与高程正相关。沿造山带和断裂带走向, 坡度值呈现南段高、北段低的特征, 坡度的空间分布与地形起伏度较为一致, 同样有两个明显的分界处: 1)在西部麓山带与海岸平原的交界处, 西部麓山带的多数断裂带两侧坡度值差异明显, 多数区域东侧坡度处于临界值(30°)之上, 跨过断裂后坡度值骤减, 普遍在 15°左右; 2)断裂带边界和造山带附近坡度值较高, 纵谷断裂带坡度值在 6°左右, 明显低于断裂带东西两侧的坡度值(15°～50°)。
红线表示断裂, 蓝线表示河流
图6 台湾岛地势起伏度(a)及坡度(b)分布
Fig. 6 Distribution of topographic relief (a) and slope (b) of Taiwan Island
3.2.3面积–高程积分的空间分布
提取台湾岛 28 个流域盆地的 HI 值(表 1), 并绘制 HC 曲线(图 7(a)和(b))。为了更好地展示 HI 值的空间分布特征, 我们对这 28 个流域盆地的 HI 值进行克里金插值(图 7(c))。台湾岛流域盆地的 HI 值介于 0.07～0.52 之间, 平均值为 0.2926。HI<0.35 的老年期流域盆地有 20 个, 其 HC 曲线主要呈下凹形态, 集中在下游区域; 0.35≤HI≤0.6 的壮年期流域盆地有8 个, HC 曲线呈 S 型, 集中在上游区域; 没有 HI>0.6的幼年期盆地。HI 值的空间分布与高程大体上正相关, 与地形起伏度和坡度基本上一致, 呈现中间高、两边低的趋势, HI 值的变化趋势与分隔地质构造单元的逆冲断层分布一致。HI 低值主要分布在海岸平原及碰撞缝合线上, HI 高值主要分布在中央山脉沿线。西部麓山带北段 HI 值高于南段, 但海岸平原西端存在HI值异常高值区。
表1 不同流域盆地HI值计算结果
Table 1 HI values of different watersheds of Taiwan
流域编号HI流域编号HI流域编号HI流域编号HI 10.1116 80.2019150.2349220.1812 20.2661 90.3958160.4584230.3948 30.1905100.3628170.3473240.2122 40.2595110.4472180.5075250.1842 50.3214120.4880190.2347260.3901 60.2959130.1685200.0715270.3162 70.2970140.1634210.3212280.1345
(a)台湾岛 HI 值的空间分布, 橙色线表示断裂; (b)壮年期HC曲线(S型); (c)老年期HC曲线(下凹型)。数字为流域盆地编号
图7 台湾岛HI值分布及HC曲线
Fig. 7 HI values and HC curves of each watershed in Taiwan Island
控制地形地貌发展的主要因素有气候、岩性和地质构造等, 流域盆地的 HI 值对这些因素比较敏感[44–45], 可以反映内外地质营力共同作用下的地貌残留率。
3.3.1气候因素
气候是影响地貌发育的重要因素, 主要通过降水控制河流的径流量, 影响河流的侵蚀搬运作用, 进而影响流域地貌的发育和演化[42,45]。本研究使用WorldClim(https://www.worldclim.org/data/monthlywth.html)提供的月均降水量数据, 利用 ArcGIS 对降水数据进行插值, 计算得到 2010—2014 年台湾岛年均降水量的空间分布(图 8)。
台湾岛高程和地势起伏变化较大, 降水差异也较大。降水量总体上山区多于平原, 与高程变化趋势一致。年平均降水量为 1300～4300mm, 降水差异主要表现在断裂的东西两侧, 断裂的南北两侧降水差异较小。若排除地质构造和岩性的影响, 降雨对地表的侵蚀作用向中央山脉逐渐加强, HI 值变小, HC 曲线呈下凹型。但是, 图 7 显示中央山脉沿线HI 值与 HC 曲线呈相反趋势。中央山脉以西, 年降水量与海拔密切相关, 向西流动的河流与向南流动的河流之间降雨量差异不大, 但是向南流动的河流HI 值小于向西流动的河流。同样, 中央山脉以东的纵谷断裂带两侧年降水量变化不大, 但 HI 值在纵谷断裂处有明显分界线。综上所述, 本文认为降水量可能只削弱了 HI 值和 HC 曲线对构造运动的响应, 但对台湾岛 HI 值不具有决定性作用, 降水量可能受控于流域的地形和构造活动。
3.3.2岩性因素
台湾岛海岸平原是中更新世至全新世松散沉积物组成的冲积平原, 西部麓山带为台湾造山带前缘, 由泥岩、砂岩和砾岩等沉积岩组成, 雪山山脉由变质砂岩、粉砂岩以及少量泥岩组成, 中央山脉主要由板岩、大理岩、片岩、变质花岗岩和变质混杂岩组成, 海岸山脉则由玄武质–安山质–英安质火山岩和砾岩组成[19,46]。台湾岛中央山脉的基岩抗侵蚀能力较强, 中央山脉两侧的基岩抗侵蚀能力减弱, 海岸平原的基岩抗侵蚀能力较差。
综合岩性分布情况可知, 流域基岩抗侵蚀能力与地形较为一致, 若不考虑构造和降水等其他因素, 中间高、两边低的抗侵蚀能力表明流域盆地地形起伏度应是中间小, 两边大, 坡度与 HI 值应是中间大, 两边小, HC 曲线应是中间凸, 两边凹, 但实际情况下, 流域盆地的地形起伏呈相反的趋势。中央山脉以西到西部麓山带, 岩性差异不大, 但HI值存在差异。陳彥傑等[30]通过分析不同集流域值下流域盆地与活动构造之间的关系, 发现集水盆地阈值大于 2km2时, HI 值主要受构造活动影响。本文选取的集流阈值为 600km2, 远大于 2km2。综上所述, 我们认为岩性并非影响HI值的主控因素。
3.3.3地质构造因素
中新世以来, 台湾岛的构造单元一直保持活动状态, 斜向弧陆碰撞使得台湾岛的造山运动从北向南传播, 现今台湾岛南部海域各地质构造单元仍然在进行造山运动[1]。由于降水量和岩性均不是台湾岛 HI 值的主控因素, 故本文认为台湾岛 HI 值的变化与构造活动及其导致的隆升和沉降等地表过程密切相关。
利用活动断裂的滑动速率, 可以定量地描述现今构造变形[23]。结合 Franklin 等[47]提供的台湾岛地壳形变数据(图 9)可以看出, 中央山脉明显隆起, 对应 HI 值较大, HC 曲线多为 S 型, 流域地貌演化阶段处于壮年期。
台湾岛的碰撞作用不断向西迁移, 在水平速度场和垂直速度场表现为中央山脉沿线比两侧的西部麓山带和海岸平原隆升速率高, 对应的 HI 值呈现同样的趋势。中央山脉以西, 西部麓山带存在大量逆冲断层和褶皱, 构造活动强烈, HI 值较大。西部麓山带北段 HI 值高于南段, 说明西部麓山带北段的生成早于南段, 南段河流为早期排水模式——纵向排水, 流向与断层走向一致。随着台湾岛造山运动从北向南传播, 逐渐形成较为稳定的垂直于造山带的西流。海岸平原东侧存在沉降现象, 但对应 HI的异常高值, 推测是由于平原地区河流冲积作用较强, 可能造成平原地区流域盆地的残余土地面积比例增加, HI 值明显变大。中央山脉以东河流主要为东西流向。台东纵谷是因其两侧断层的挤压作用而形成, 具有最大的水平速度变化值, 相对于两侧逆断层而言, 台东纵谷属于沉降地区, 故其 HI 值较低, 其两侧的 HI 值有明显的变化界限。
红线表示断裂, 蓝线表示主干河流, 紫线表示流域盆地边界
图8 台湾岛年降水量分布
Fig. 8 Annual precipitation distribution of Taiwan Island
中央山脉附近的梨山断层、潮州断层以及纵谷断裂带对流域水系发育的影响较大, HI 值在断裂带两侧有明显的边界线, 在这些断裂带附近形成峡谷, 地势变低, 断裂控制河流的发育, 明显存在河流沿断裂带分布的情况。潮州断层所处的断裂带具有左旋走滑性质, 水系除沿断裂带分布外, 还存在位错现象, 河流向西南方向有较弱的偏转。纵谷断裂带具有左旋走滑性质, 其频繁的差异构造活动造成水系错动, 影响流域水系的发展, 其西侧河流呈扫帚状分布, 穿过该断裂的河流向东南方向有较弱的偏转。此外, 在彰化断层、车笼埔断层、大茅埔–双冬断层, HI 值沿断层有明显的分界, 东高西低, 与地形起伏度和坡度具有一致性。
数据来自文献[47]; 黑线表示断裂
图9 台湾岛地壳形变的水平速度场与垂直速度场
Fig. 9 Horizontal velocity and vertical velocity of crustal deformation in Taiwan Island
综上所述, 台湾岛 HI 值的整体变化趋势与地壳的水平形变和垂直形变速率变化趋势一致, 说明区域内HI值受构造作用的影响较明显。
本文利用 SRTM DEM 30m 数据, 提取台湾岛的地形起伏度、坡度及面积–高程积分等地貌参数, 探讨台湾岛的流域地貌特征及对构造活动的响应, 得到以下主要结论。
1)台湾岛的河流发育受构造活动控制。以中央山脉为分水岭, 其以西的河流从南部不稳定南流逐渐变为北部稳定西流; 其以东的河流均为东西流向, 在纵谷断裂带频繁的构造活动背景下发生水系错动。
2)台湾岛的 HI 值整体上呈中间高两边低的趋势, 与海拔大体上正相关。不同地质构造单元的 HI值界限明显, HI 低值主要沿冲积平原和逆冲断层的延伸方向分布, HI 高值主要沿造山带和断裂两侧分布。
3) HI 值可以反映台湾岛的造山带生成时序。台湾岛造山带从北向南发育, 从中央山脉向其两侧发育, 流域盆地的 HI 值与构造抬升时间相关, 受构造抬升运动影响时间越长, HI 值越大。
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Fluvial Geomorphic Characteristics of Taiwan Island, China and Its Tectonic Implications
Abstract Based on SRTM DEM 30 m data and ArcGIS, the river system and geomorphological parameters (slope, topographic relief, and hypso-metric integral (HI)) were extracted to analyze the response of the river system for tectonic activities in Taiwan Island drainage basin, and the mainly conclusions were obtained as follows. 1) The rivers of Taiwan Island are controlled by tectonic activities, with the Central Range as the watershed. The rivers on the western side of Central Range flow vertically in the southern part of the system, and flow horizontally in the northern part. The rivers on the east of Central Range all flow in an east-west direction. 2) The HI values on Taiwan Island show an overall trend of high in the middle and low on the both sides, with a roughly positive correlation with elevation, and the HI values differ significantly along the east and west sides of the reverse fault boundary. 3) The HI values can reflect the generation time sequence of the orogenic belt of Taiwan Island. The longer the drainage basin has been affected by the tectonic uplift movement, the larger the HI value.
Key words Taiwan Island; river system; drainage basin; geomorphic characteristics; hypso-metric integral (HI); tectonic activity