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水力侵蚀对裸露砒砂岩区坡面微地形的影响研究

水力侵蚀对裸露砒砂岩区坡面微地形的影响研究

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作者：钱秋颖内蒙古农业大学

学位级别：硕士

坡面侵蚀是土壤侵蚀研究的重要组成之一,砒砂岩又是黄河粗泥沙的主要来源区,研究水力侵蚀对裸露砒砂岩坡面微地形的影响,不仅有助于认识坡面微地形水力侵蚀的过程,还可以为水土流失的防治和生态环境保护提供依据。本文以位于内蒙古自治... 详细信息

坡面侵蚀是土壤侵蚀研究的重要组成之一,砒砂岩又是黄河粗泥沙的主要来源区,研究水力侵蚀对裸露砒砂岩坡面微地形的影响,不仅有助于认识坡面微地形水力侵蚀的过程,还可以为水土流失的防治和生态环境保护提供依据。本文以位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗西部暖水乡鲍家沟流域自然条件下形成的裸露坡面为研究对象,使用RIGEL-400三维激光扫描仪,通过径流小区监测与野外放水冲刷试验,分析坡面地形因子、细沟规模和形态的变化特征,揭示野外自然条件下形成细沟演化规律。明确了裸露砒砂岩区坡面的侵蚀产沙规律、微地形变化过程,分析了降雨和冲刷对坡面产流产沙过程的影响,主要结论如下:1.研究区的降雨类型分为小雨、中雨、大雨,中雨和大雨对坡面侵蚀影响较大,中雨对裸露基岩坡面的径流和泥沙贡献率最大,产流率和产沙率随着降雨强度的大小而改变,降雨参数均可与侵蚀量用函数关系式拟合。研究区坡面侵蚀主要以0-1cm的微度侵蚀为主,随着次降雨次数的增多,次降雨坡面细沟的发育过程总结为:溅蚀-片蚀-跌坎-连续细沟-溯源侵蚀-沟壁坍塌-沟道稳定,细沟宽度、深度增大,细沟宽深比减小,沟壑密度、细沟表面积、细沟复杂度、细沟割裂度的数值均增大,ΔDEM细沟宽深比增大,其它形态指标无变化;降雨会显著改变裸露坡面基岩的微地形,地形因子都随着降雨次数的增多数值变大,表明降雨向着利于侵蚀的方向发展。2.不同冲刷流量和不同坡度的产流率都随着冲刷时间的持续逐渐增大的趋势,而产沙率随着冲刷时间的持续表现为先增大后减小的趋势,其产流率和产沙率均可用函数关系拟合,坡度对产流率和产沙率的影响要大于冲刷流量对产流率和产沙率的影响。坡度较小的5°和10°坡面,细沟的形态表现为“倒梯形”和“U型”,为“宽浅型”,坡度较大的20°和30°坡面,细沟的形态表现为“深V型”和“V型”,为“窄深型”,细沟宽深比减小,沟壑密度、细沟表面积、细沟复杂度、细沟割裂度的数值均增大,ΔDEM细沟宽深比增大,其它形态指标无变化,坡度的增加相比冲刷流量更有利于细沟的发育成熟速率。坡度的增加相比冲刷流量对微地形的改变作用更大,地表粗糙度、地表起伏度、地表切割度的数值均变大,相邻两次冲刷ΔDEM的地形因子也都随着冲刷流量的增大和坡面坡度的增大数值变大。3.自然降雨条件下细沟的形态指标与侵蚀量呈现显著相关关系,冲刷条件下细沟的形态指标与侵蚀量呈现极显著相关关系;自然降雨条件下微地形的地形因子与侵蚀量呈现显著相关关系,冲刷条件下微地形的地形因子与侵蚀量呈现极显著和显著相关关系。

关键词：水力侵蚀裸露砒砂岩坡面微地形细沟形态产流产沙

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