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巴拿马城山地所在沟头溯源侵蚀水引力进度探究

发布时间:2019-06-19 23:02编辑:中国制造浏览(63)

    金沙江干热河谷冲沟侵蚀强烈,以沟头溯源侵蚀过程为主,陡立跌坎是活跃沟头的重要形态特征之一。日前,中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员熊东红团队基于元谋干热河谷沟蚀崩塌观测研究站的不同跌坎高度沟头原位模拟试验平台,在沟头溯源侵蚀的水动力过程研究方面取得新进展。

    沟蚀是一种剧烈的土壤侵蚀形式,而植被对沟蚀的控制效益存在“降低侵蚀为主”和“增加沉积为主”的分歧。冲沟沟头是沟蚀发育最活跃的区域,在这一区域沟床植被对股流的水动力特性、沟床的侵蚀及径流-侵蚀耦合关系的影响鲜有研究报道。中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员熊东红团队在“973”计划项目、国家自然科学基金等的资助下,基于成都山地所元谋站的原位沟头小区开展了相关的放水冲刷模拟实验,基于实验模拟了沟头下游不同植被带长度对沟头小区径流及侵蚀过程的影响。该研究推进了沟头区域植被对径流及侵蚀过程影响机制的认识,为后续冲沟的植被恢复与治理技术提供了理论基础。

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    该团队采用放水冲刷试验和高精度近景摄影测量方法,研究了沟头侵蚀过程中的径流水动力特征、侵蚀产沙特征及地形变化特征,揭示了不同跌坎高度下冲沟沟头径流能量转化对其溯源侵蚀过程的影响机制。

    研究结果表明,沟床植被覆盖区域的水动力参数只有裸地区域的56%-70%,而径流阻力特性却是裸地区域的1.2-1.5倍;冲刷的侵蚀总量及平均径流泥沙含量(Average sediment concentration)均随着沟床长度的增加呈指数递减;裸地区域的水力学参数与侵蚀总量均有较好的相关性(0.43“R2“0.61,P“0.01),但在植被区域径流-侵蚀的耦合关系不显著。植被区域的平均净沉积量是裸地区域的1.75倍,且上游净产沙量及流速呈线性相关(R2=0.91,P“0.01),但植被区域和裸地区域的净侵蚀量均远远高于净沉积量。植被的分流效应可以用径流曲率指数(Braid Index)进行表征,其数据随着冲刷次数的增加及植被带长度的增加呈显著的增长关系。综合来看,沟头下游沟床的植被带的主要作用是有效降低沟床的侵蚀产沙,其作用机制是通过植被对径流的分流效应结合根系固土效应共同作用的结果。

    本站讯 11月26日,市科委科技计划重大项目“密云水库流域水土流失综合防治体系研究及工程示范”子课题“北京市土壤侵蚀模型及应用研究”通过了市科委组织的验收。该课题由北京市水土保持工作总站与北京师范大学合作完成。水利新闻I&`k b0B s9wZI:`

    研究结果表明,坡面径流在沟头部位能耗大,且能耗随沟壁跌坎高度增大呈显著增加趋势;随沟壁跌坎高度增大,径流整体平均泥沙含量均呈现指数增加趋势,且径流经过跌坎后平均增加的泥沙含量也呈增加趋势;沟头部位侵蚀量随跌坎高度增大呈指数增长趋势,对总侵蚀量贡献呈线性或对数增长趋势。径流能耗与沟头溯源侵蚀率成正相关,表明基于径流能耗能够评估沟头溯源侵蚀率。总之,沟壁跌坎高度首先对径流能耗有显著影响,进而影响沟头部位泥沙产量和地形的变化,因此跌坎高度也可作为控制沟蚀发育的关键因素之一。

    研究成果发表在国际学术期刊Land degradation & development上。

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    该研究得到国家自然科学基金、“973”计划项目等的资助,研究成果不但对于深刻认识该区域冲沟侵蚀发生发展规律具有重要意义,为进一步构建冲沟侵蚀模型奠定基础,而且对于采取针对性的冲沟治理措施具有重要的实践指导意义。

    论文链接

    该项目利用大量观测资料,在总结国内外研究成果的基础上,研发模型中各个因子在北京地区的计算方法或参数值,建立了适合北京地区的坡面土壤侵蚀预报模型和小流域非点源污染模型,并开发成计算机系统。研究提出了适合北京市的土壤侵蚀调查的方法,并在密云县进行了验证和应用。

    研究成果在国际学术期刊Earth Surface Processes & Landforms上发表。

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