利用納米磁性材料定量表征濺蝕特征的研究.pdf

1、為了探討納米磁性材料表征濺蝕地表特征方法的可行性，本研究先以無磁性的石英砂替代土壤，通過布設(shè)不同濃度（1.5％、2.5%、3.5%）和不同粒徑（20 nm、200 nm）的納米磁性材料，進(jìn)行人工室內(nèi)模擬濺蝕試驗(yàn)，利用3D手持微地形掃描儀得出的微地形侵蝕厚度變化，研究納米磁性材料的磁性變化與濺蝕地表特征的可行性關(guān)系。再將納米磁性材料表征濺蝕地表特征的可行性方法應(yīng)用于崩壁土壤的濺蝕研究中，研究20 nm磁性材料的不同濃度（1.5%、2.5%

2、、3.5%）與崩壁濺蝕地表特征的變化特征，揭示納米磁性材料定量表征濺蝕量和濺蝕微地形地貌變化關(guān)系，為今后磁性示蹤法的深入研究提供新的思路和方法。主要結(jié)論如下：
　　（1）布設(shè)兩種納米磁性材料后，20 nm磁性材料提高石英砂磁性背景值的幅度遠(yuǎn)高于200 nm磁性材料，并呈現(xiàn)出布設(shè)濃度越大，示蹤時(shí)間越長的特點(diǎn)；20 nm磁性材料在3.5%濃度下表征石英砂濺蝕量的程度高于200 nm磁性材料且在3 min內(nèi)的磁化率變化與微地形變化呈極顯

3、著相關(guān)關(guān)系，可以表征-2~8 mm內(nèi)的微地形侵蝕厚度，說明20 nm磁性材料可以在一定時(shí)間內(nèi)有效定量表征雨滴濺蝕的地表微地形變化，納米磁性材料定量表征石英砂濺蝕特征的方法是可行的。
　?。?）布設(shè)20 nm磁性材料后，崩壁重塑土表層磁性提升幅度為1.1~6.3倍；三土層均在7%濃度下呈現(xiàn)出最好的抗濺蝕能力，且在此濃度下的濺蝕泥沙磁化率與濺蝕量在一定時(shí)間段內(nèi)隨濺蝕時(shí)間的延長呈現(xiàn)一致性變化。研究發(fā)現(xiàn)，崩壁重塑土的濺蝕泥沙磁化率χ2與濺

4、蝕量M存在相關(guān)性較高的χ2=aMb冪函數(shù)關(guān)系，表明20 nm磁性材料可以定量表征出濺蝕量變化；重塑土紅土層可在短時(shí)間內(nèi)有效表征濺蝕微地形侵蝕厚度，但砂土層只能表征濺蝕最初期的地表特征，碎屑層則無表征效果，重塑土微地形可被表征的侵蝕程度在-10~15 mm范圍內(nèi)。試驗(yàn)表明20 nm磁性材料可以在短時(shí)間內(nèi)表征崩壁重塑土的濺蝕地表特征，納米磁性材料表征濺蝕特征的方法在崩壁重塑土上的應(yīng)用是可行的。
　?。?）崩壁原狀土磁性提升幅度可達(dá)3.

5、8~11.1倍，紅土層表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗侵蝕能力。原狀土表層磁化率隨著濺蝕時(shí)間的延長逐漸降低，二者呈現(xiàn)出χ1=aln(t)+b對數(shù)函數(shù)關(guān)系；紅土層及碎屑層在7%濃度下濺蝕泥沙磁化率可以定量表征濺蝕量的運(yùn)移，而砂土層表征效果較差；崩壁土壤的濺蝕泥沙磁化率χ2與濺蝕量M呈現(xiàn)出χ2=aMb冪函數(shù)關(guān)系，紅土層在濺蝕中后期才表現(xiàn)出較好的表征能力，砂土層只能在濺蝕最初期表征地表微地形侵蝕厚度，碎屑層則無法被表征地表特征。整個(gè)濺蝕過程中，崩壁土壤受濺蝕侵