【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)育嚴重且類型多樣,水土流失問題較為突出。細溝侵蝕是溝蝕發(fā)育的最初階段,其形成與發(fā)育致使土壤受到嚴重侵蝕,人類活動受到嚴重影響。通常細溝侵蝕發(fā)育階段的差異主要反映在細溝形態(tài)特征上。目前對細溝侵蝕方面的研究,主要是以人工干預(yù)下的理想坡面為研究對象,針對自然坡面研究細溝侵蝕的成果甚少,因此研究野外自然坡面細溝形態(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溝為研究對象。運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月對坡面進行掃描和測量。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、坡長及坡形條件下自然坡面細溝形態(tài)演化。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)細溝在發(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)測細溝各斷面寬度均不斷增大,但增幅有所差異。除個別斷面外,兩條細溝各斷面深度和斷面面積隨著時間的推移而增大。第一次監(jiān)測時,1號細溝絕大數(shù)斷面寬度大于17cm,深度大于7cm,斷面面積大于60cm~2;2號細溝絕大多數(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)測時,1號細溝絕大數(shù)斷面寬度大于28cm,深度大于10cm,斷面面積大于150cm~2;2號細溝絕大多數(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)測時,1號細溝絕大多數(shù)斷面寬度大于40c m,深度大于12cm,斷面面積大于200cm~2;2號細溝絕大數(shù)斷面寬度大于60cm,深度大于26cm,斷面面積大于700cm~2。總體上,兩條細溝形態(tài)及規(guī)模隨著時間不斷變大,但變化程度有所差異,這是由于坡面細溝發(fā)育過程中,沿程徑流的不斷分散與匯集致使兩條細溝形態(tài)規(guī)模差異較大。除了個別斷面寬深比小于1外,兩條細溝各斷面寬深比均大于1,表明兩個監(jiān)測周期內(nèi)多數(shù)斷面以側(cè)蝕為主,下切侵蝕為輔,側(cè)蝕在兩條細溝演化過程中占據(jù)主導(dǎo)地位。1號細溝各斷面寬深比在三次監(jiān)測均表現(xiàn)為自溝頭向溝口處逐漸遞減,2號細溝各斷面寬深比則表現(xiàn)為自溝頭向溝口逐漸增加。從細溝各斷面形狀指標η值來看,兩條細溝三次監(jiān)測各斷面形狀指標η值隨時間變化無明顯規(guī)律,細溝發(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溝側(cè)蝕與下切侵蝕具有不確定性與復(fù)雜性。兩條細溝溝底曲線長度、溝底直線長度隨著時間的推移呈先增大后減小的趨勢。平均溝寬與面積在兩個監(jiān)測周期內(nèi)呈現(xiàn)增加的趨勢,這與細溝側(cè)蝕能力增強有關(guān)。1號細溝周長單調(diào)遞增,2號細溝則表現(xiàn)為先增后減,兩者差異主要是1號細溝溯源侵蝕能力較2號細溝強。兩條細溝彎曲系數(shù)均呈先增后減,這種變化趨勢與溝底曲線長度和直線長度變化一致。兩條細溝縱比降均呈先減后增的變化趨勢。(2)坡面細溝溝系形態(tài)演化各參數(shù)之間差異較明顯。兩個坡面細溝溝系總長度、密度及復(fù)雜度均隨著時間的推移呈先增后減的趨勢,其中1號坡面溝系三次監(jiān)測的總長度介于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號坡面溝系三次監(jiān)測的總長度介于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號坡面溝系較2號坡面溝系更發(fā)達。兩個坡面溝系節(jié)點數(shù)和長度比總體上呈增加趨勢,1號坡面溝系分叉比單調(diào)遞增,2號坡面溝系分叉比單調(diào)遞減。兩個坡面溝系的盒子分維數(shù)值均隨著時間呈先增大后減小,而兩個坡面依據(jù)Horton定理計算的分維數(shù)值變化差異較大,無明顯規(guī)律性,1號坡面溝系分維數(shù)呈先減小后增加后減小,2號坡面溝系分維數(shù)呈逐漸減小。這是由于盒子分維數(shù)的計算依賴于溝系長度,而Horton定理計算的分維數(shù)則與溝系內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)。兩個坡面溝系侵蝕面積、堆積體積、溝內(nèi)侵蝕體積及凈侵蝕量均隨著時間的推移而增大。2號坡面溝系第一次監(jiān)測時除堆積體積小于1號坡面溝系,其他參數(shù)數(shù)值均大于1號坡面溝系,第二次和第三次監(jiān)測時1號坡面溝系蝕積參數(shù)均大于2號坡面溝系。這是由于1號坡面面積大于2號坡面,細溝溝網(wǎng)密集程度大。蝕積參數(shù)遞增體現(xiàn)了坡面細溝侵蝕不斷加劇,細溝規(guī)模與形態(tài)增大。信息熵與侵蝕積分指示坡面侵蝕強弱,數(shù)值越大表明侵蝕越劇烈,細溝形態(tài)與規(guī)模也存在較大差異。兩個坡面溝系信息熵與侵蝕積分呈現(xiàn)單調(diào)遞增的趨勢,且2號坡面溝系三次監(jiān)測信息熵與侵蝕積分大于1號坡面溝系。這說明隨著時間的推移坡面侵蝕越來越劇烈,細溝形態(tài)與規(guī)模也越大,2號坡面溝系發(fā)育程度大于1號坡面溝系,2號坡面溝系侵蝕強于1號坡面溝系。(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)模隨著時間不斷變大。從量化單溝的形態(tài)參數(shù)來看,描述細溝形態(tài)最基本的指標寬度與深度,表現(xiàn)為兩條細溝寬度隨著時間呈增加趨勢,深度大多亦呈增加,個別斷面深度有所減小。橫斷面面積、寬深比和形狀指標η值是由寬度和深度衍生而來。所監(jiān)測的兩條細溝大多數(shù)橫斷面面積呈增加,反映了細溝形態(tài)規(guī)模擴大。刻畫細溝發(fā)育過程中形態(tài)演化特征的寬深比和形狀指標η值波動較大,反映了細溝發(fā)育過程中細溝形態(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)律是溝系長度呈先增后減,由此計算的細溝密度、復(fù)雜度和盒子維數(shù)也呈現(xiàn)同樣的變化趨勢。其他由線狀要素衍生出的分叉比、長度比和溝系拓撲結(jié)構(gòu)參數(shù)亦反映了溝系長度的變化及溝系網(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)，距離翠峰實驗小學(xué)操場約 500m。沙地村轄的行政村，，距離元謀縣縣城 1km。監(jiān)測區(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S157.1

【參考文獻】

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本文編號：2711082