基于力矩法的元谋干热河谷冲沟沟头土体稳定性模拟与验证

元谋干热河谷冲沟活跃沟头具有"跌坎陡立、内凹洞发育、溯源侵蚀剧烈"等特征,土体崩塌是沟头溯源侵蚀的主要过程之一。该文综合考虑沟头形态特征和裂缝发育等因素,基于力矩分析方法,模拟研究了干热河谷冲沟沟头土体稳定性。结果表明,沟头土体稳定性受土壤含水量、内凹洞发育高度、裂缝发育深度及其距沟壁的距离等多个因素影响。沟头土体稳定性系数,随土壤含水量和裂缝发育深度的增大呈显著指数函数降低,随内凹洞发育高度的增大呈显著线性函数降低,随裂缝发育距沟壁距离的增大呈二次多项式增大。以土壤含水量作为标准对模拟结果进行了检验,发现沟头土体失稳崩塌时,崩塌体和崩塌面实测的土壤含水量分别为模拟值的69.8%~87.6%和82.0%~95.5%,评价结果较为可靠。崩塌面土壤含水量与模拟值更为接近,说明裂缝发育对沟头土体稳定性非常重要。研究结果可为元谋干热河谷沟头土体崩塌预测及沟头治理措施制定提供重要的理论参考。     

元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因

元谋干热河谷冲沟极为发育,发达的冲沟网络不但蚕食耕地,还产生大量泥沙,并加剧面蚀的发育发展,加速土地退化进程.在干热河谷开展冲沟侵蚀研究对于该区经济的可持续发展及江河泥沙的控制意义深远.采用野外实地调查、文献资料综合分析的方法,对元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因进行了研究.结果表明:1)元谋干热河谷冲沟具有“沟壁陡立、沟谷深壑、活跃沟头常呈上凸下凹状”等形态特征;2)岩层结构、气候降雨、土壤属性是导致该区冲沟发育的主要原因.在此基础上指出,未来干热河谷冲沟侵蚀研究重点应集中于冲沟形态监测方法、冲沟发育过程及机制、冲沟产沙效应及人类活动对冲沟发育的影响等方面.     

元谋干热河谷沟壁崩塌的力学机制与模拟试验

元谋河谷冲沟内砂土层和黏土层交替成层分布,为沟壁崩塌的发生创造了条件。在借鉴前人研究成果的基础上,运用模拟试验方法,对元谋干热河谷沟道水流侧蚀沟壁并引起沟壁崩塌的力学机制进行分析。结果表明:模拟试验中不同流量的水流切应力在1.71～8.55 Pa之间,远大于砂土起动的临界切应力(0.13 Pa);水流冲刷引起的沟壁砂土层的侧向后退距离公式为ΔBs=20.131CtΔt(τ-τc)e-1.3τc/γs+0.004 7;砂土层的侧向后退是引起沟壁悬挂土体失稳的主要因素;通过模拟试验得出砂土层的侧向冲刷距离为0.312 m时,悬挂土体发生旋转崩塌(Fsb=0.767<1),当悬挂土体出现5、10、15和20 cm的拉张裂缝时,加速了悬挂土体的失稳。     

干热河谷区冲沟地貌演化动力机制及其生态治理模式

冲沟侵蚀是干热河谷区一种重要的土壤侵蚀类型。干热河谷区内冲沟分布范围广、沟壑密度大,冲沟侵蚀对当地居民生活生产和工程建设造成威胁。从干热河谷区冲沟形成的环境背景条件入手,论述了干热河谷区冲沟的地貌演化过程和演化过程中的重要因素,从水力侵蚀过程和重力侵蚀过程进行了梳理,探讨了冲沟发育过程中的动力机制,并对干热河谷冲沟发育区生态治理模式的研究成果进行了分析。     

干热河谷冲沟发育与植被盖度相关回归分析研究

在元谋干热河谷野外调查的基础上,采用SPSS和Excel软件,对53条冲沟发育阶段与植被盖度之间进行相关回归统计分析。结果表明:1)在53条沟中,发展沟、半稳定沟、稳定沟分别有7条、17条和29条,分别占调查冲沟总数的13.2%、32.1%和54.7%,表明该研究区主要的冲沟是稳定沟,而发展沟较少。2)在冲沟的3个阶段中,发展沟、半稳定沟、稳定沟,相应冲沟的平均植被盖度分别是28.57%、51.71%、78.91%。3)干热河谷区冲沟植被盖度与冲沟发育阶段之间总体相关系数为0.725,二者之间存在较大相关性。发展沟、半稳定沟、稳定沟,与相应冲沟植被盖度之间的相关系数分别是0.877、0.841、0.999。在研究中,对采用植被盖度快速判断冲沟发育阶段进行了科学尝试,在冲沟发育、阶段划分等方面有很好的借鉴意义,同时有利于该区更好地进行冲沟保护和植被恢复。     

地貌信息熵理论在冲沟沟头活跃度评价中的应用初探

冲沟沟头是整个冲沟活跃区中形态变化及侵蚀产沙最为剧烈的部位,其活跃程度决定着整个冲沟的发展方向。尝试运用地貌信息熵理论,基于RTK-GPS技术对冲沟沟头的实地监测数据,对干热河谷区36个冲沟沟头活跃度进行了评价研究。结果表明:研究区36个冲沟沟头在形态发育上均处于活跃期,但分别处于不同程度的侵蚀活跃状态;依据地貌信息熵值可将沟头发育状况划分为4个活跃程度等级,分别为稳定、较稳定、较活跃和活跃,被调查的36个沟头中约有44%处于较活跃或活跃状态,42%处于较稳定状态,仅有14%处于相对稳定状态;沟头发育监测数据验证表明,地貌信息熵理论评价结果与实际情况基本相符,可将其作为冲沟活跃程度评价的一种有效方法。     

干热河谷冲沟沟头跌水消能减蚀措施效益试验初探

沟头是金沙江下游干热河谷区冲沟发育最为活跃的部位,具有"跌坎陡立、地形落差大、跌水能量大、径流冲刷剧烈"等特征。研究如何有效消减沟头跌水能量、减少侵蚀产沙,是干热河谷区开展活跃沟头治理的关键。通过多种处理下的消能试验,发现消能池设计可以有效消减沟头跌水能量,消能率在92%以上,其大小与跌水高度、放水流量、填充材料和消能池深度等有关。消能率随跌水高度、放水流量和消能池深度增大呈增大趋势,软质的扭黄茅材料较鹅卵石填充消能效果更佳。沟头跌水在下落过程中与下垫面发生剧烈碰撞、摩擦,会耗散极大能量,在沟头跌坎底部设置消能池,可以避免跌水耗散能量直接作用于土体,减缓沟头溯源侵蚀过程的发展。与无填充相比,消能材料填充可使跌水侵蚀产沙减少49.6%～89.2%,平均减少74.2%。     

元谋干热河谷冲沟沟头土壤结构对入渗性能的影响

元谋干热河谷冲沟沟头土壤的渗透性是制约坡面径流,遏制沟头前进的重要因素,也间接影响着沟头土体崩塌方式。通过对元谋干热河谷区,3种典型土壤(燥红土、变性土和古红土)沟头表层土壤结构指标的测定和对入渗速率的野外定点观测,分析表层土壤结构特性及其分维特征对入渗过程的影响。结果表明:燥红土和变性土土壤结构要优于古红土;土壤颗粒和微团聚体分维数随着粉粘粒(<0.02mm)含量的增加而增大,随着砂砾(0.02～2mm)含量的增加而减小;孔隙分维数与颗粒分维和微团聚体分维呈负相关。3种土壤的入渗速率较低,用通用经验公式能够较好的模拟这3种土壤的入渗过程(R2>0.99)。表层土壤的非毛管孔隙和颗粒分维(D粒)对燥红土和古红土的初渗速率影响最大,毛管孔隙度、D粒和孔隙分维(D孔)对变性土的初渗速率影响最大,除了D粒的偏相关系数为负相关外,其余的影响因素都呈正相关;燥红土和变性土的毛管孔隙、D孔对稳渗速率影响最大,D孔和微团分维(D微)对古红土稳渗速率影响最大。     

黄土高原丘陵沟壑区浅沟对切沟发生和发育的影响

浅沟和切沟是侵蚀沟的重要组成部分,二者之间是否存在较为明显的关联性,成为新时期黄土高原沟道侵蚀治理的关键问题之一。为探究黄土高原切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发生、发育的影响,该研究在陕西子洲岔巴沟流域上、中、下游各选1个典型小流域为研究区,基于厘米级无人机航摄和高精度野外实测,系统分析黄土高原丘陵沟壑区浅沟与切沟连通性现状及这一连通性对切沟在极端暴雨情景下新成和之后3 a时间尺度发育的影响。结果表明:1)在极端暴雨情景下,有浅沟的坡面更有利于切沟的发生,3个小流域在陕北2017年“7.26”极端暴雨中共发生43条新成切沟,其中67.44%与浅沟连通。2)切沟沟头上方是否存在浅沟对切沟形态特征具有重要影响,和浅沟连通的切沟长度显著大于和浅沟不连通的切沟,在切沟宽度上这一影响不显著。3)切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发育也有显著的影响。在2017年“7.26”暴雨后3 a时间尺度上,相比与浅沟不连通的切沟,与浅沟连通的切沟在后续发展过程更加活跃。有浅沟连通条件下沟头发育的新成切沟和原有切沟的占比分别是无浅沟连通的1.67倍和3.11倍,沟头前进速率分别是其1.80倍和2.17倍。...     

干热河谷冲沟发育区土壤细沟可蚀性及主要影响因素

为探明我国干热河谷区不同活跃程度冲沟不同空间部位土壤细沟可蚀性(Kr值)在不同近地表水文条件下的差异,在云南省元谋县选择不同活跃程度的冲沟,采集其不同空间部位(集水区、沟壁、沟床)的土壤样品,利用“V”形细沟模拟冲刷装置进行放水冲刷试验,流量设置为150,300,450,600,750,900 mL/min,分别进行排水、饱和、渗流3种水文状态的模拟试验。结果表明:(1)干热河谷冲沟发育区土壤砂粒含量明显高于粉粒和黏粒,占50%以上,土壤有机质(SOM)和全氮(TN)含量较低;(2)不同活跃程度冲沟土壤机械组成、有机质含量之间均存在显著差异,且随着冲沟稳定性增加,土壤砂粒含量呈逐渐降低趋势,土壤粉粒、黏粒、SOM、TN含量则呈不同程度的增加趋势;(3)在不同近地表水文状态下,土壤Kr值(s/m)均随冲沟稳定性的增加而呈递减趋势,表现为Kr(活跃型)>Kr(半稳定型)>Kr(稳定型),而不同活跃度冲沟土壤临界剪切力τc值之间具有一定差异性,但无明显规律;(4)冲沟不同部位土壤Kr值之间也具有显著的空间异质性,表现Kr(集水区)相似文献   

金沙江干热河谷冲沟形态发育特征及其侵蚀速率估算

冲沟侵蚀是金沙江干热河谷土壤流失的重要原因，造成严重的土地退化，威胁区域农业发展和粮食安全。探究冲沟的形态发育特征明确其侵蚀速率，对于冲沟侵蚀量化评估和土地保护等具有重要意义。为摸清冲沟发育演变规律，该研究选取元谋干热河谷金雷国家水土保持科技示范园区附近沟谷地貌流域为研究区，选择35条冲沟，通过无人机遥感影像提取冲沟形态参数，分析形态特征，并结合高分遥感影像计算冲沟侵蚀速率。结果表明：1）研究区冲沟直线长度、顶宽、底宽、深度的范围分别为25.21～180.43 、10.76～51.76、3.56～26.85、1.22～11.92 m；面积、体积的范围分别为257.50～8987.88 m²、142.64～19479.25 m³。冲沟形态参数差异性较大，长度在发育过程中受坡面限制小于其他地区。2）冲沟底部宽度和顶部宽度比值（BW/TW）的范围为0.24～0.59，冲沟主要为“V型”和“V～U型”；冲沟顶部宽度和深度比值（TW/D）的范围为2.56～26.29，均值为6.04，横向侵蚀速率远大于下切侵蚀速率。3）2015—2022年，35条冲沟中，19条长度明显增长，冲沟溯源侵蚀速率为0.02～1.10 m/a（均值0.34 m/a）；27条宽度明显增长，冲沟横向侵蚀速率为0.07～1.10m/a（均值0.36 m/a）；29条面积和体积明显增长，冲沟面积增长速率为1.64～105.40 m²/a（均值23.44 m²/a）；冲沟体积侵蚀速率为1.26～339.42 m³/a（均值51.21 m³/a）。冲沟横向侵蚀速率大于溯源侵蚀速率，在面积和体积增长中贡献较大。研究结果可为金沙江干热河谷地区大尺度冲沟的发育演变规律和侵蚀定量评估提供方法和依据。     

元谋大断裂对东山地区泥石流发育的控制作用

[目的]研究元谋断裂对东山泥石流沟的控制作用,为该区泥石流防治提供科学依据。[方法]基于东山地区沿线沟谷的现场调查,分析研究元谋断裂对东山泥石流沟的控制作用。[结果]元谋断裂与泥石流沟空间位置关系对泥石流的发育存在着影响,对东山地形地貌的形成起控制作用,对东山地层岩性及其工程特性起控制作用,对元谋县气候的形成起控制作用。[结论]元谋断裂对东山地区泥石流的形成起到控制作用,它决定了东山地区泥石流频发的特性。     

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...     

Historical evolution of permanent gullies in the Myjava Hill Land, Slovakia

The Myjava Hill Land is part of the area with the highest density of permanent gullies in Slovakia (up to 11 km km⁻²). Gullies are often 10–15 m deep, and occasionally extend >20 m. The pattern and density of gullies have been controlled primarily by the original land use from the pre-collectivization era. Old maps and historical sources indicate two to three periods of gully formation. The central part of the area, settled between the second half of the 16th and the beginning of the 19th centuries, was affected by gully formation in two periods, the first between the end of the 16th century and the 1730s and the second roughly between the 1780s and 1840s. Marginal parts of the study area to the west and south–west, which were settled earlier, may have been affected by disastrous gullying as early as the 14th century. Gullies were formed during periods of extensive forest clearance and expansion of farmland, but the triggering mechanism of gullying was extreme rainfalls during the Little Ice Age. However, periods of gully formation in the Myjava Hill Land were not fully synchronous with the well-known phases of gullying in other central European countries.     

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。     

Gully development in the Moldavian Plateau of Romania

Gully erosion has been recognized as an important environmental threat in the Moldavian Plateau of Eastern Romania. The main objective of this study was to define the process-based gully development by providing quantitative information from long-term field measurements in small catchments.Three main areas of monitoring gullies were explored: aerial photographs of flights in 1960 and 1970, classical leveling and repeated survey through a particular close stakes grid after 1980. The Caesium-137 technique has been used effectively in the areas of deposition of gully sediments to obtain reliable information on dating specific levels of sediments and to provide chronological measures of gully development.Most of the discontinuous gullies exhibit both proper gullying, mainly if not exclusively by gully head advance, and aggradation of the gully basin floor. Results indicated that the mean gully head retreat was 0.92 m year^− 1 and the mean areal gully growth was 17.0 m² year^− 1. Both values indicate a slow erosion rate for this area. The average annual regime of gullying is pulsatory, one that is best described by great fluctuations. Conventional measurements on sedimentation over the period 1987–1997 indicate a higher rate of aggradation in the upper half of the gully floor. Information on the Caesium-137 depth profile was used to provide estimates of a mean sedimentation rate of 4.4 cm year^− 1 over the period 1963–1996 and 2.5 cm year^− 1 after 1986 for the short successive discontinuous gullies. A new classification of the discontinuous gullies based on two criteria, respectively, the field patterns and the rate of aggradation within the gully basin floor was established.For continuous gullies, linear gully head retreat, areal gully growth and eroded material rates were quantified for three periods (1961–1970, 1971–1980 and 1981–1990). Results indicate that gully erosion has decreased since 1960. This gullying decline is due to the rainfall distribution, and the increased influence of soil conservation practices. The mean gully head retreat of 12.5 m year^− 1 between 1961–1990 was accompanied by a mean areal gully growth of 366.8 m² year^− 1 and a mean erosion rate of 4168 t year^− 1. As with discontinuous gullies, continuous gullies showed pulsatory development.The critical period for gullying over 1981–1996 covers 4 months from Mid March to Mid July in an area with mean annual precipitation around 500 mm. Another main finding of this 16-year stationary monitoring was that 57% of the total gullying occurred during the cold season, with the remainder during the warm season. Of the total gully growth, 66% results from only four years (1981, 1988, 1991 and 1996), when a greater amount of precipitation fell.