黄土重力侵蚀及其遥感调查

<正> 黄土高原千沟万壑的地表形态,是长期遭受严重侵蚀而造成的。在土壤侵蚀中,重力侵蚀与水力侵蚀是两个主要的而且又是相互影响的侵蚀类型。黄土高原的构造抬升,使流水下切作用增强,沟道发展迅速。由于黄土的湿陷性和垂直节理发育,沟头和沟道两侧不可避免地广泛存在着陡壁和悬崖。在重力作用下,临空土体大量崩塌和滑落,致使沟谷拓宽,沟头前进。同时,该区特殊的地层结构和水文学性质,使得滑坡发生普遍。在黄土高原土壤侵蚀研究中,重力侵蚀历     

青藏高原隆升的气候环境效应与黄土高原构造侵蚀

青藏高原的隆升使亚洲地区乃至全球范围的气候特征发生了巨大变化。其中,22 MaB.P.改变了东亚地面行星风系并出现季风效应;8.5 Ma B.P.东亚季风效应增强,干旱化程度的加剧,黄土高原风尘堆积开始;3.6Ma B.P.起,高原隆升对全球气候变化的驱动与放大作用增强;1.2 Ma B.P.以来,高原隆升对亚洲现代冬夏季风气候效应逐级增强。第四纪以来的青藏高原的隆升,使黄土高原发生了阶段性抬升与构造变形,并引起多种黄土地质灾害与水土侵蚀,其中,黄土高原的抬升,导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形会造成黄土产生构造裂隙、节理,增大黄土的侵蚀速率,促进黄土的坍塌和滑坡等侵蚀灾害的发生;地形突变带、活动断裂带,地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀最剧烈的地区。     

青藏高原隆升的气候环境效应与黄土高原构造侵蚀

青藏高原的隆升使亚洲地区乃至全球范围的气候特征发生了巨大变化。其中,22 Ma B.P.改变了东亚地面行星风系并出现季风效应;8.5 Ma B.P.东亚季风效应增强,干旱化程度的加剧,黄土高原风尘堆积开始;3.6 Ma B.P.起,青藏高原隆升对全球气候变化的驱动与放大作用增强;1.2 Ma B.P.以来,青藏高原隆升对亚洲现代冬夏季风气候效应逐级增强。第四纪以来青藏高原的隆升,使黄土高原发生了阶段性抬升与构造变形,并引起多种黄土地质灾害与水土侵蚀,其中,黄土高原的抬升,导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形会造成黄土产生构造裂隙、节理,增大黄土的侵蚀速率,促进黄土的坍塌和滑坡等侵蚀灾害的发生;地形突变带、活动断裂带、地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀最剧烈的地区。     

定西于家山黄土洞穴的分布特征与侵蚀临界研究

黄土洞穴与滑坡、沟蚀等侵蚀过程联系紧密并加剧了黄土高原的水土流失程度,但目前黄土洞穴发育的分布特征与侵蚀临界暂未明晰。利用无人机获得了研究区高分辨率影像与数字表面模型,基于影像标识了黄土洞穴并统计了其土地利用类型与洞穴直径,利用标识点在数字表面模型上提取了黄土洞穴的坡度、坡向、曲率和汇水面积等地形数据并分析了黄土洞穴的分布特征。结果表明,黄土洞穴直径大多4 m。黄土洞穴在耕地上发育较少,多发育于牧草地区域流水汇聚的凹形坡,且在阴坡更为发育。同时,黄土洞穴坡度正切值范围集中于0.4～1.0,汇水面积一般不超过3 000 m~2。依托统计的坡度正切值与汇水面积数据绘制了黄土洞穴的侵蚀临界图并对比了黄土洞穴与浅沟、切沟的侵蚀临界。黄土洞穴的侵蚀临界边界分别为SA~(0.150)=0.368与SA~(0.135)=7.580,分布较广且覆盖了浅沟与切沟的侵蚀临界。浅沟、切沟的演化与黄土洞穴的发育有关,黄土洞穴通过连通与坍塌促进了浅沟、切沟的发育、转换与扩展,并因此加剧了黄土高原的水土流失。研究量化了黄土洞穴发育的分布特征,建立了黄土洞穴与浅沟、切沟的联系并深化了对黄土洞穴侵蚀过程的认识。     

黄土丘陵沟壑区洞穴侵蚀过程及其规律研究

为探索洞穴侵蚀的产流产沙过程,在晋西黄土高原离石王家沟的一条支沟内连续2年开展了定位观测,初步揭示了黄土丘陵沟壑区6个洞穴系统的降雨产流和侵蚀产沙规律。洞穴产流量占试验区域总产流量的42.9%-52.5%,产沙量占23.5%。黄土高原洞穴侵蚀防治的重点应是梯田和缓坡地。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

海东黄土区的泻溜侵蚀

<正> 泻溜侵蚀,是指黄土区出露的红土因热力、冻融等物理过程而产生的碎屑在重力作用下沿坡面滚动、滑溜的现象。在红色土出露广泛的地区,它是一种重要而强烈的侵蚀产沙方式。海东黄土区(青海东部黄土丘陵区)位于黄土高原与青藏高原的过渡地带,拉脊山和达板山横贯区内,将其分为大通河、湟水和黄河干流谷地三大流域,山体海拔多在4000m以上、生物、气候要素具有明显的垂直分异,广大低山丘陵区红色土广泛出露,泻溜侵蚀强烈。     

黄土高原丘陵沟壑区小流域浅沟和切沟侵蚀区的界定

验证了国外发生浅沟侵蚀和切沟侵蚀判定式在黄土丘陵区的适用性。通过GPS实测数据并结合GIS空间分析与统计回归方法,建立了适用于黄土高原丘陵区的发生浅沟侵蚀和切沟侵蚀判定式。研究结果表明,在黄土高原丘陵沟壑区,随着坡度的增大,发生浅沟侵蚀和切沟侵蚀的临界值a增大,高强度降雨致使判定式中汇水面积（A）的指数b值减小,从而降低了汇水面积的影响作用。在假定其它因素相同时,浅沟形成只需较小的汇水面积,而切沟形成则需要相对较大的汇水面积;当单位汇水面积相同时,发生切沟侵蚀比浅沟侵蚀需要更大的坡度。利用国外研究结果预测提取的浅沟侵蚀和切沟侵蚀发生区,明显夸大了研究区的沟蚀发生区;而用作者所建立的判定式提取的浅沟和切沟侵蚀分布区与野外实际相当吻合。即浅沟侵蚀主要发生在15&#176;～35&#176;的沟间地上,其分布面积占整个沟间地面积的60％,切沟侵蚀主要发生在大于35&#176;的沟坡地上,其分布面积占整个沟坡面积的93％。     

淤地坝对黄土浅层滑坡的减蚀作用

为了研究淤地坝淤积对浅层滑坡的减蚀作用,基于三维连续介质动态数值模型,采用Voellmy流变模型,分析了侵蚀基准面抬升后黄土滑坡运动参数、动力参数以及能量参数的变化规律。结果表明:浅层滑坡在沟谷坡运动过程中,平均速度、前缘速度、侵蚀物质体积和总动能急剧增加,导致滑坡在接触坡脚时前缘速度出现波动且坡脚处侵蚀严重,极具破坏性。随着侵蚀基准面逐渐抬升,滑坡运行时间和平均速度峰值呈"S"形函数下降趋势,前缘速度和滑坡移动距离呈线性函数下降趋势,侵蚀物质体积和总动能呈指数函数下降趋势。随着侵蚀基准面逐渐抬升,滑坡的运动空间和侵蚀空间逐渐减少,仅在一定程度上降低了滑坡速度,但却有效抑制了滑坡的侵蚀作用,使侵蚀物质质量急剧减少,从而有效减少了滑坡体侵蚀总动能,在很大程度上减轻了浅层滑坡的致灾强度和致灾规模。研究结果揭示了淤地坝可以通过抬升侵蚀基准面来减少侵蚀,有助于加深淤地坝对黄土浅层滑坡减蚀作用机理的理解。     

黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌形态特征与发育临界地形

退耕还林(草)工程的深入实施有效遏制了黄土高原水土流失,但以浅层滑坡和崩塌为主的重力侵蚀在黄土高原广泛分布,且已成为小流域侵蚀泥沙主要来源之一.为探究黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌的形态特征和发育临界地形,在陕西省安塞区纸坊沟小流域调查了 53处浅层滑坡和40处崩塌,记录其植被特征,同时进行无人机摄影测量.结果表明:浅层...     

黄土高原侵蚀产沙强度、面积、数量间相互关系的统计分析

在对黄土高原1959－1986年侵蚀产沙量详细计算的基础上,系统分析了这一地区侵蚀强度,面积及产沙量之间的相互关系特征,给出了表示这种关系特征的数学表达式,从而对黄土高原侵蚀产沙的空间集中度有进一步的认识。     

黄土道路侵蚀过程模拟试验研究

黄土地区土质道路侵蚀强烈,严重影响当地的生产与交通事业。开展黄土道路侵蚀研究,对于黄土地区水土保持与生态经济建设具有重要意义。采用模拟降雨试验方法研究了黄土道路侵蚀过程,取得了如下结果。(1)道路径流侵蚀发生时间随雨强及坡度的变化皆可用幂函数方程描述;(2)道路径流侵蚀开始时含沙量很高,但很快下降并随降雨历时的延长而逐渐趋于相对稳定;(3)道路侵蚀率变化过程可分为3个阶段:径流侵蚀开始至20min及40min至侵蚀过程结束,侵蚀率随降雨过程的变化较大,20～40min之间基本稳定;(4)道路侵蚀模数随雨强及坡度的变化均可用幂函数方程描述,雨强及坡度对道路侵蚀的综合影响可用二元线性方程描述。     

前言

黄河因其多沙多灾闻名于世,泥沙多则为淤积的主要病症。黄土高原的水土流失又是黄河泥沙的根源。现代黄土高原所呈现的千沟万壑侵蚀地貌,尤其在汛期暴雨情况下,黄土高原特殊的地形、降雨及黄土易蚀特性等特点,更使人们慑於黄河洪水泥沙滚滚不可抗拒的威力。一些研究者提出以下看法:黄土的侵蚀、搬运和沉积过程基本上是一个物理风化为主的机械过程,不应把黄河看成是生态破坏的象征,黄河携带大量泥沙是一种自然环境地质现象,与太阳黑子活动周期密切相关;构造抬升和气候因素在黄土侵蚀和沟谷发育中起重要作用;根据安塞县沟谷侵蚀的发育,黄土高原现代侵蚀以自然侵蚀为主,约占总侵蚀量的70%。     

人类耕垦对现代侵蚀加速作用的评价

本文通过研究人类耕垦与坡面形态演化过程的关系, 定量分析人类耕垦活动对现代侵蚀的影响作用, 初步估算在陕北黄土丘陵沟壑区, 由于人为耕垦活动, 坡面侵蚀量可增加25%左右。     

黄土高原的水土流失及其治理

水土流失是黄土高原农业生产的主要灾害,是黄河下游河患的根源。制止水土流失是治黄的核心,是发展当地农、林、牧生产的根本施措。本文拟通过对黄土高原水土流失的现状及其原因分析,探讨治理水土流失的途径。一、水土流失的现状黄土高原的水土流失由来已久,早在更新世黄土堆积过程中就有侵蚀发生,当时速度较慢,参与人类活动影响以后侵蚀加快。尤其是秦汉以来日益加剧,越到近期越严     

黄河中游冻融侵蚀的表现方式及其产沙能力评估

黄河中游,尤其是以黄土丘陵沟壑区为代表的那些多沙区的侵蚀产沙是引起黄河下游河道严重淤积的主要原因。在这些地区,水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀是其主要的外侵蚀因素。其中水力侵蚀已经得到比较深入的研究,风力侵蚀也已引起人们的空前重视,而对该区的冻融侵蚀的关注却相对薄弱。实际上,冻融侵蚀对这些地区沟道的作用非常显著。从黄河中游丘陵沟壑区冻融侵蚀的环境背景、作用机理和表现方式等方面展开论述,并根据沟道的岩性特点、沟道侵蚀量大小及对一些实测资料对比,初步认为砒沙岩区的冻融侵蚀量可以达到沟道产沙量的一半左右,最大可达流域侵蚀量的1/3左右。     

黄土高原的形成与整治对策

本文以雨土和雨尘等泥质“细粒团”的形成和细小矿粒楔入粗粒等现象,作为只有经过风力吹扬搬运才能形成的“专一”特征,来检查250万年以来黄土高原各期黄土后,发现黄土确系西来黄尘在黄土高原上空与东来湿气相遇不断降落、堆积增厚所成。这样堆积以颗粒支架式接触为主的黄土层,本来就具有良好的通透性能,后来因植被的繁生,尤其是禾本科草本植物根系的作用,而更加提高和巩固。这是在自然环境下,黄土高原堆积厚达100m以上完整的黄土——古土壤系列的唯一背景和根源。目前黄土高原水土流失剧烈进行,其主要原因就是人为活动对天然植被的无情破坏,从根本上破坏了土壤的入渗和抗冲性能。当前黄土高原整治的对策也只有按照“全部降水就地入渗拦蓄”为战略目标,采取“米粮下川上塬;林果下沟上岔;草灌上坡下坬”,并与社会经济需求紧密结合,来安排土地合理利用和具体生产措施。     

黄土高原的高含沙水流侵蚀研究

高含沙水流是黄土高源地区普遍存在的自然现象,在一定意义上,它是侵蚀的产物,但它一旦形成之后,便作为一种强大的侵蚀和搬运营力,在侵蚀过程中发挥了重要作用,进入高含沙水流范围之后,能耗减小,挟沙能车增大,因而具有较强的侵蚀搬运能力,使坡面侵蚀发育迅速地由片状侵蚀,细沟侵蚀发育到冲沟阶段,高含沙水流搬运与重力侵蚀之间存在的很强的耦合关系,这是黄土高原高强度侵蚀产沙过程形成的重要因素,黄河中游若干支流的泥沙输移比很高,接近于1,这一特征也可以较用高含水流的作用来解释,由于高含沙流具有特殊的侵值产沙特征,为此建议将高含水流侵蚀产沙作为一种特殊的侵蚀产沙类型。     

晋西黄土高原降雨侵蚀力研究(续)

<正> 三、晋西黄土高原降雨侵蚀力的时空分布规律 (一)侵蚀性降雨基本雨量标准的确定 每一场天然降雨都具有一定的侵蚀能力。由于土壤具有一定的抗蚀性,因而微量的降雨虽也具有侵蚀力,但不会发生土壤流失。我们所研究的是能够产生土壤流失的降雨,即侵蚀性降雨。为了求得晋西黄土高原降雨侵蚀力的定量数值,必须首先确定出这一地区侵蚀性降雨的基本雨量标准,以便收集资料,开展研究工作。     

植被和梯田措施对坡沟系统细沟侵蚀调控作用

坡沟系统作为黄土丘陵沟壑区基本的地貌单元,也是黄土高原侵蚀泥沙的主要来源区。植被和梯田作为坡面水土流失治理的主要措施,对于土壤侵蚀控制和生态恢复发挥着重要的作用,定量评估林草、梯田对坡面细沟侵蚀的调控作用以及多措施协同配置问题对于黄土高原水土流失治理和生态保护具有重要意义。为了揭示植被和梯田的格局和配置对坡沟系统细沟侵蚀的协同调控作用,该研究采用人工模拟降雨,结合三维激光扫描技术,分析了坡面4种措施：上坡位植被（措施A）、下坡位植被（措施B）、梯田（措施C）、梯田+植被（措施D）对细沟侵蚀发生和演变过程的影响。结果表明：1）相同植被覆盖度下,下坡位的植被布设细沟最大长度较上坡位的植被布设细沟最大长度减小量更大;2） 第1次降雨中,侵蚀率最大值达到3 500 g/min以上,第2次降雨过程中侵蚀率最大值仅为1 100 g/min以上,在各产流时间内第2次降雨侵蚀率均为第1次降雨侵蚀率的1/3～1/2;3）对于各措施下细沟沟长发育率由大到小表现为措施A（6.55 cm/min）、措施C（5.71 cm/min）、措施B（3.60 cm/min）、措施D（2.69 cm/min）;4）梯田与植被同时布设（措施D）对于细沟侵蚀的调控作用优于单一措施（措施B和C）,梯田和植被对细沟侵蚀指数细沟侵蚀量、细沟面积、细沟密度产生了协同作用（分别为7.71%、13.76%、7.52%）。研究可为黄土高原坡沟治理措施配置和细沟侵蚀调控提供一定的科学参考依据。