多沙粗沙區(qū)小流域侵蝕產(chǎn)沙來(lái)源與模擬.pdf_第1頁(yè)
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1、淤地壩是黃土高原小流域綜合治理中攔泥減沙效益最為顯著的措施,也是最主要的水土保持措施之一。眾多的淤地壩阻斷了泥沙入黃,攔蓄了大量泥沙。淤地壩所攔蓄的泥沙記錄著流域內(nèi)一系列侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程和泥沙來(lái)源信息,可用于反演流域侵蝕產(chǎn)沙強(qiáng)度特征及泥沙來(lái)源,對(duì)資料匱乏地區(qū)的土壤侵蝕研究具有十分重要的意義。
  本研究選取位于黃土高原北部多沙粗沙區(qū)的皇甫川典型壩控小流域黃家溝作為研究對(duì)象,采用遙感影像解譯、野外采樣及室內(nèi)分析等方法,研究淤地壩內(nèi)淤積泥

2、沙所攜帶的土壤侵蝕信息,分析淤地壩泥沙沉積特征,根據(jù)沉積旋廻“大水對(duì)大沙”的時(shí)標(biāo)信息及水文站降雨資料,辨識(shí)沉積剖面對(duì)應(yīng)的侵蝕產(chǎn)沙時(shí)間序列,使用復(fù)合指紋示蹤技術(shù)和SEDD模型量化壩控小流域侵蝕產(chǎn)沙強(qiáng)度,深入探討流域內(nèi)不同源地對(duì)淤積泥沙和壩內(nèi)各沉積旋廻泥沙的貢獻(xiàn)率,從而確定研究區(qū)的侵蝕產(chǎn)沙信息。研究表明復(fù)合指紋示蹤技術(shù)和土壤侵蝕模型在多沙粗沙區(qū)土壤侵蝕研究中具有重要作用,研究結(jié)果對(duì)小流域生態(tài)恢復(fù)、水土保持綜合治理及水土流失預(yù)報(bào)等具有重要意義

3、。主要結(jié)論如下:
  (1)依據(jù)不同沉積旋廻的泥沙容重結(jié)合淤地壩庫(kù)容曲線及采樣層厚度,采用大水對(duì)大沙原則,確定了主剖面泥沙所對(duì)旋廻層的淤積量及淤地壩運(yùn)行期間的年侵蝕產(chǎn)沙量。結(jié)果表明黃家溝淤地壩控制面積1.04 km2,自1972年建成至今累積淤積泥沙體積為48.56萬(wàn)m3,累積淤積量為65.58萬(wàn)t。采樣層厚度為2.97 m,對(duì)應(yīng)泥沙體積15.27萬(wàn)m3,累積淤積量為20.47萬(wàn)t,與2001至2014年間的降水事件吻合。淤地壩自

4、建成至采樣年年均侵蝕產(chǎn)沙模數(shù)為1.54萬(wàn)t km-2 a-1,采樣層對(duì)應(yīng)年均產(chǎn)沙為1.41萬(wàn)t km-2 a-1。2001-2014年淤地壩各年侵蝕產(chǎn)沙呈趨勢(shì)波動(dòng)變化且年侵蝕產(chǎn)沙量與降雨量具有密切相關(guān)性。2012年總降雨量達(dá)646.9mm,總產(chǎn)沙約為4.47萬(wàn)t,占2001-2014總產(chǎn)沙的21.8%,其中2012-7-21單日降雨達(dá)124.7mm,對(duì)應(yīng)產(chǎn)沙為2.79萬(wàn)t,約占當(dāng)年產(chǎn)沙的62.4%。
  (2)通過(guò)對(duì)流域內(nèi)各潛在泥

5、沙源地(砂巖、草地、農(nóng)地)樣品以及主剖面各旋廻泥沙樣品的指紋因子進(jìn)行測(cè)定分析,使用非參數(shù)檢驗(yàn)(K-W H-test)篩選統(tǒng)計(jì)意義上具有顯著特征的示蹤指紋因子,根據(jù)逐步判別法進(jìn)行篩選,最終確定黃家溝淤地壩最優(yōu)指紋因子為Xhf、TN和137Cs組合。根據(jù)旋廻中最優(yōu)指紋因子的濃度,借助多元混合模型計(jì)算泥沙來(lái)源區(qū)對(duì)壩內(nèi)各個(gè)采樣層的貢獻(xiàn)率及整體貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明:不同源地差異顯著,位于陡坡的砂巖是研究區(qū)泥沙的主要來(lái)源,貢獻(xiàn)率為73.4%;其次為農(nóng)地

6、和草地,貢獻(xiàn)率分別為15.3%和11.3%。對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn),GOF為0.88>0.8,表明本研究分析結(jié)果精度達(dá)到要求。
  (3)采用SEDD模型模擬黃家溝壩控小流域不同土地利用/覆被類型下土壤侵蝕產(chǎn)沙狀況,并根據(jù)實(shí)測(cè)淤積剖面泥沙數(shù)據(jù)對(duì)模型模擬值進(jìn)行校正。其中年降雨與產(chǎn)沙相關(guān)系數(shù)R20.74,模型模擬結(jié)果的納什系數(shù)NSE0.54,說(shuō)明該模型可用于本區(qū)域小流域侵蝕產(chǎn)沙模擬評(píng)價(jià)。模擬結(jié)果表明該流域侵蝕產(chǎn)沙的空間分布與流域內(nèi)

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