【摘要】：土壤侵蝕破壞生態(tài)系統(tǒng),影響人類生產(chǎn)生活。特殊氣候條件和土壤類型使金沙江干熱河谷區(qū)溝蝕發(fā)育嚴(yán)重且類型多樣,水土流失問題較為突出。細(xì)溝侵蝕是溝蝕發(fā)育的最初階段,其形成與發(fā)育致使土壤受到嚴(yán)重侵蝕,人類活動(dòng)受到嚴(yán)重影響。通常細(xì)溝侵蝕發(fā)育階段的差異主要反映在細(xì)溝形態(tài)特征上。目前對(duì)細(xì)溝侵蝕方面的研究,主要是以人工干預(yù)下的理想坡面為研究對(duì)象,針對(duì)自然坡面研究細(xì)溝侵蝕的成果甚少,因此研究野外自然坡面細(xì)溝形態(tài)演化特征及其規(guī)律存在一定意義。本文以元謀干熱河谷沙地村某微流域自然條件下形成的坡面細(xì)溝為研究對(duì)象。運(yùn)用高精度三維激光掃描儀和全站儀分別于2016年1月、2017年1月與2017年8月對(duì)坡面進(jìn)行掃描和測(cè)量。在室內(nèi)結(jié)合相關(guān)技術(shù)軟件,從單溝尺度和溝系尺度來分析在相同土壤性質(zhì),不同坡度、坡長(zhǎng)及坡形條件下自然坡面細(xì)溝形態(tài)演化。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)細(xì)溝在發(fā)育過程中,形態(tài)規(guī)模變化極為復(fù)雜,各量化參數(shù)數(shù)值變化較大。三次監(jiān)測(cè)細(xì)溝各斷面寬度均不斷增大,但增幅有所差異。除個(gè)別斷面外,兩條細(xì)溝各斷面深度和斷面面積隨著時(shí)間的推移而增大。第一次監(jiān)測(cè)時(shí),1號(hào)細(xì)溝絕大數(shù)斷面寬度大于17cm,深度大于7cm,斷面面積大于60cm~2;2號(hào)細(xì)溝絕大多數(shù)斷面寬度大于25cm,深度大于10cm,斷面面積大于80cm~2。第二次監(jiān)測(cè)時(shí),1號(hào)細(xì)溝絕大數(shù)斷面寬度大于28cm,深度大于10cm,斷面面積大于150cm~2;2號(hào)細(xì)溝絕大多數(shù)斷面寬度大于40cm,深度大于20cm,斷面面積大于500cm~2。第三次監(jiān)測(cè)時(shí),1號(hào)細(xì)溝絕大多數(shù)斷面寬度大于40c m,深度大于12cm,斷面面積大于200cm~2;2號(hào)細(xì)溝絕大數(shù)斷面寬度大于60cm,深度大于26cm,斷面面積大于700cm~2。總體上,兩條細(xì)溝形態(tài)及規(guī)模隨著時(shí)間不斷變大,但變化程度有所差異,這是由于坡面細(xì)溝發(fā)育過程中,沿程徑流的不斷分散與匯集致使兩條細(xì)溝形態(tài)規(guī)模差異較大。除了個(gè)別斷面寬深比小于1外,兩條細(xì)溝各斷面寬深比均大于1,表明兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)多數(shù)斷面以側(cè)蝕為主,下切侵蝕為輔,側(cè)蝕在兩條細(xì)溝演化過程中占據(jù)主導(dǎo)地位。1號(hào)細(xì)溝各斷面寬深比在三次監(jiān)測(cè)均表現(xiàn)為自溝頭向溝口處逐漸遞減,2號(hào)細(xì)溝各斷面寬深比則表現(xiàn)為自溝頭向溝口逐漸增加。從細(xì)溝各斷面形狀指標(biāo)η值來看,兩條細(xì)溝三次監(jiān)測(cè)各斷面形狀指標(biāo)η值隨時(shí)間變化無(wú)明顯規(guī)律,細(xì)溝發(fā)育過程中斷面形態(tài)差異大,表明野外自然條件下形成的細(xì)溝側(cè)蝕與下切侵蝕具有不確定性與復(fù)雜性。兩條細(xì)溝溝底曲線長(zhǎng)度、溝底直線長(zhǎng)度隨著時(shí)間的推移呈先增大后減小的趨勢(shì)。平均溝寬與面積在兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),這與細(xì)溝側(cè)蝕能力增強(qiáng)有關(guān)。1號(hào)細(xì)溝周長(zhǎng)單調(diào)遞增,2號(hào)細(xì)溝則表現(xiàn)為先增后減,兩者差異主要是1號(hào)細(xì)溝溯源侵蝕能力較2號(hào)細(xì)溝強(qiáng)。兩條細(xì)溝彎曲系數(shù)均呈先增后減,這種變化趨勢(shì)與溝底曲線長(zhǎng)度和直線長(zhǎng)度變化一致。兩條細(xì)溝縱比降均呈先減后增的變化趨勢(shì)。(2)坡面細(xì)溝溝系形態(tài)演化各參數(shù)之間差異較明顯。兩個(gè)坡面細(xì)溝溝系總長(zhǎng)度、密度及復(fù)雜度均隨著時(shí)間的推移呈先增后減的趨勢(shì),其中1號(hào)坡面溝系三次監(jiān)測(cè)的總長(zhǎng)度介于32.486-51.139m之間,密度介于0.760-1.196m/m~2之間,復(fù)雜度介于1.128-1.407之間;2號(hào)坡面溝系三次監(jiān)測(cè)的總長(zhǎng)度介于24.276-24.723m之間,密度介于1.588-1.617m/m~2之間,復(fù)雜度介于1.287-1.279之間,表明1號(hào)坡面溝系較2號(hào)坡面溝系更發(fā)達(dá)。兩個(gè)坡面溝系節(jié)點(diǎn)數(shù)和長(zhǎng)度比總體上呈增加趨勢(shì),1號(hào)坡面溝系分叉比單調(diào)遞增,2號(hào)坡面溝系分叉比單調(diào)遞減。兩個(gè)坡面溝系的盒子分維數(shù)值均隨著時(shí)間呈先增大后減小,而兩個(gè)坡面依據(jù)Horton定理計(jì)算的分維數(shù)值變化差異較大,無(wú)明顯規(guī)律性,1號(hào)坡面溝系分維數(shù)呈先減小后增加后減小,2號(hào)坡面溝系分維數(shù)呈逐漸減小。這是由于盒子分維數(shù)的計(jì)算依賴于溝系長(zhǎng)度,而Horton定理計(jì)算的分維數(shù)則與溝系內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。兩個(gè)坡面溝系侵蝕面積、堆積體積、溝內(nèi)侵蝕體積及凈侵蝕量均隨著時(shí)間的推移而增大。2號(hào)坡面溝系第一次監(jiān)測(cè)時(shí)除堆積體積小于1號(hào)坡面溝系,其他參數(shù)數(shù)值均大于1號(hào)坡面溝系,第二次和第三次監(jiān)測(cè)時(shí)1號(hào)坡面溝系蝕積參數(shù)均大于2號(hào)坡面溝系。這是由于1號(hào)坡面面積大于2號(hào)坡面,細(xì)溝溝網(wǎng)密集程度大。蝕積參數(shù)遞增體現(xiàn)了坡面細(xì)溝侵蝕不斷加劇,細(xì)溝規(guī)模與形態(tài)增大。信息熵與侵蝕積分指示坡面侵蝕強(qiáng)弱,數(shù)值越大表明侵蝕越劇烈,細(xì)溝形態(tài)與規(guī)模也存在較大差異。兩個(gè)坡面溝系信息熵與侵蝕積分呈現(xiàn)單調(diào)遞增的趨勢(shì),且2號(hào)坡面溝系三次監(jiān)測(cè)信息熵與侵蝕積分大于1號(hào)坡面溝系。這說明隨著時(shí)間的推移坡面侵蝕越來越劇烈,細(xì)溝形態(tài)與規(guī)模也越大,2號(hào)坡面溝系發(fā)育程度大于1號(hào)坡面溝系,2號(hào)坡面溝系侵蝕強(qiáng)于1號(hào)坡面溝系。(3)從單溝尺度和溝系尺度形態(tài)特征演化規(guī)律來看。野外自然條件下形成的細(xì)溝形態(tài)演化雖具有不確定性與復(fù)雜性,但總體上,其形態(tài)規(guī)模隨著時(shí)間不斷變大。從量化單溝的形態(tài)參數(shù)來看,描述細(xì)溝形態(tài)最基本的指標(biāo)寬度與深度,表現(xiàn)為兩條細(xì)溝寬度隨著時(shí)間呈增加趨勢(shì),深度大多亦呈增加,個(gè)別斷面深度有所減小。橫斷面面積、寬深比和形狀指標(biāo)η值是由寬度和深度衍生而來。所監(jiān)測(cè)的兩條細(xì)溝大多數(shù)橫斷面面積呈增加,反映了細(xì)溝形態(tài)規(guī)模擴(kuò)大。刻畫細(xì)溝發(fā)育過程中形態(tài)演化特征的寬深比和形狀指標(biāo)η值波動(dòng)較大,反映了細(xì)溝發(fā)育過程中細(xì)溝形態(tài)變化的復(fù)雜性。從量化溝系的形態(tài)參數(shù)來看,描述溝系一維空間上線狀要素的變化規(guī)律是溝系長(zhǎng)度呈先增后減,由此計(jì)算的細(xì)溝密度、復(fù)雜度和盒子維數(shù)也呈現(xiàn)同樣的變化趨勢(shì)。其他由線狀要素衍生出的分叉比、長(zhǎng)度比和溝系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)亦反映了溝系長(zhǎng)度的變化及溝系網(wǎng)絡(luò)分布局部的調(diào)整。描述溝系二維、三維空間上的規(guī)模參數(shù)變化規(guī)律反映溝系侵蝕不斷,侵蝕量不斷增加,細(xì)溝形態(tài)規(guī)模亦不斷變大。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

2 研究區(qū)概況2 研究區(qū)概況謀縣沙地村某微流域坡面，位于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)基地內(nèi)，距離翠峰實(shí)驗(yàn)小學(xué)操場(chǎng)約 500m。沙地村轄的行政村，，距離元謀縣縣城 1km。監(jiān)測(cè)區(qū)域所處于 101°35′- 102°06′E，25°23′-26°06′N 之間[79]（.69km2，海拔在 899-2835m 之間。
【學(xué)位授予單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S157.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2711082