崩岗区花岗岩红壤坡面侵蚀机制与形态演变特征

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gorlsand
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在我国南方热带及亚热带地区,花岗岩红壤区的崩岗侵蚀是严重制约当地社会、经济与生态发展、安全的主要环境问题之一。作为一种以水力侵蚀为先导的侵蚀类型,崩岗的形成大多由坡面侵蚀开始,在坡面尺度上经历了片蚀-细沟侵蚀乃至沟蚀的演变过程。片蚀-细沟侵蚀阶段是区域沟道系统演变的一部分,是坡面侵蚀向沟谷侵蚀阶段转化的关键阶段,直接影响后续侵蚀沟的发生和发展方向。然而,现有研究多关注崩岗侵蚀发展阶段的岩土特性、水分特性、环境因子等领域,较少有学者关注崩岗形成之前的坡面侵蚀演变过程与侵蚀机制。因此,本研究选取四个典型崩岗分布区(湖北通城TC、江西赣县GX、福建长汀CT、广东五华WH)花岗岩母质发育的红壤为试验材料,通过一系列室内模拟降雨/径流试验,深入机理层面探究了花岗岩红壤坡面的侵蚀演变过程,系统分析了坡面侵蚀产沙特征、侵蚀形态特征及侵蚀泥沙分选机制,揭示了坡面侵蚀过程与崩岗侵蚀发生的内在联系。主要研究结论如下:1.在明确土壤基本性质的基础上,通过选取不同层次的花岗岩红壤(表土层A、淀积层B及母质层C),进行不同侵蚀条件下(降雨+径流条件与降雨动能条件两组试验)的室内模拟动床实验,探究了土壤层次间的差异性对坡面侵蚀过程与机制的影响。(1)土壤侵蚀速率和径流系数随着侵蚀阶段从片蚀到细沟发育再到细沟成熟阶段的演变而逐渐增加。土壤侵蚀速率随着降雨-径流强度、土壤层次的增加而增加(p<0.01),但表土层始终表现出最低的土壤侵蚀程度。细沟溯源侵蚀速率和细沟密度皆与土壤侵蚀速率表现出相似的变化规律。另外,细沟间区域的土壤表面逐渐富集石英砾石(>0.25 mm),尤其是在CTA坡面上。石英粗粒覆盖对坡面土壤侵蚀有消极作用,并有助于坡面的主要侵蚀源由细沟间区域向细沟转移。(2)从降雨动能角度,不同层次土壤的坡面径流率和土壤侵蚀速率随着降雨动能的增加呈线性增加。在侵蚀模型中引入土壤黏粒含量参数,构建了基于水流功率的土壤侵蚀速率预测模型(R~2=0.93)。侵蚀泥沙中细颗粒(黏粒与粉粒)的占比随降雨历时的增加而减小,而粗颗粒则相反,表明泥沙输移初期以悬移和跃移为主,并逐渐转变为跃移和推移为主。在此过程中,泥沙中细颗粒出现了富集(富集率>1),而粗颗粒竭耗。基于降雨动能与水流功率可构建泥沙颗粒富集率的侵蚀预测模型(R~2>0.59)。2.在探明不同层次土壤侵蚀特征的基础上,选取四个采样点位(通城、赣县、长汀及五华)抗蚀性最强的表土层为试验对象,进行室内模拟降雨试验(降雨条件和降雨+径流条件两组试验),进一步对比研究了四个采样点位的表土坡面形态演变过程与侵蚀机制,辨析不同表土坡面侵蚀特征的差异。(1)在间歇性降雨条件下,四个表土处于不同的侵蚀阶段(仅WHA坡面发育出明显的细沟),坡面的表面粗糙度大小顺序为WHA>TCA>GXA>CTA,响应了各土壤的坡面侵蚀程度(p<0.01)。各土壤表面石英粗粒覆盖率的顺序为WHA<TCA<GXA<CTA,与原始土壤的黏粒、砾石含量呈正相关关系(p<0.01)。另外,各土壤的平均土壤侵蚀速率随土壤黏粒含量的增加而降低,与表面石英粗粒覆盖率呈负相关(p<0.01)。石英粗粒覆盖有助于促使坡面产出细颗粒,导致泥沙中细颗粒富集。结合土壤黏粒含量和水流功率构建了预测不同类型表土的土壤侵蚀预测模型(R~2=0.93)。(2)在降雨+径流条件下,四个表土均发育出成熟阶段的细沟。四个表土中高黏粒和砾石含量的CTA土壤坡面表现出最小的土壤侵蚀速率、细沟密度、细沟溯源侵蚀速率以及坡面演变速度。细沟促进了坡面侵蚀产沙,其中WHA土壤在细沟成熟阶段的最大土壤侵蚀速率(0.61 kg/m~2·min)达到了片蚀阶段的1.69倍。同时细沟深度最大的WHA坡面的细沟溯源侵蚀速率也处于最高水平。地貌信息熵可以间接评估不同坡面的土壤侵蚀速率和侵蚀强度。在四个土壤中,细沟侵蚀量在土壤总侵蚀量中的占比达到了约70%。3.基于上述四组试验的研究,进一步选取完整层次构型土体坡面为研究对象,通过一系列定量观测探究了长历时(120 h)降雨条件下坡面侵蚀形态演变过程与机制,深入分析了坡面原位侵蚀对后续侵蚀的影响。坡面侵蚀在片蚀阶段、细沟发育阶段及细沟成熟阶段的主导侵蚀方式具有明显的差异性,其中细沟发育阶段以沟底下切与沟头溯源侵蚀为主,细沟成熟阶段为侧向侵蚀为主。细沟间区域逐渐富集了石英砾石,其覆盖率随降雨历时先增加后趋于侵蚀-沉积动态平衡状态(47.68%-56.74%)。石英砾石覆盖对后续侵蚀的影响具有累加效应,改变了坡面侵蚀进程,造成细沟间区域发生侵蚀性沉降,加剧细沟侧向侵蚀强度。结果导致坡面整体持续性地被层状剥蚀,推动土壤层的逐渐退化与下层易蚀土壤的出露,促进并加速有利于崩岗形成的沟蚀发生。综上所述,本研究发现土壤黏粒影响的土体稳定性和坡面石英砾石覆盖影响的坡面抗蚀性两个主导因素控制了不同土壤的坡面侵蚀过程。土壤黏粒对土体稳定性的影响已经进行了广泛的讨论。坡面表面的石英砾石既是侵蚀的结果也是影响侵蚀的原因。定量化分析表明,石英砾石覆盖与土壤的砾石含量密切相关,其对侵蚀的累积作用随着降雨历时逐渐加强,且具有长期性。侵蚀泥沙细颗粒的富集间接佐证了此结果。石英砾石覆盖减少了原位坡面侵蚀程度,细沟内的石英砾石迫使细沟侧向侵蚀加剧,导致坡面被层状剥蚀,推动了集水区坡面下层易蚀土壤的出露,促进有利于崩岗形成的沟蚀发生。本研究工作为花岗岩红壤区崩岗侵蚀预测与防治工作提供了参考依据。
其他文献
<正>时间仿佛回到了2020年4月,那时候我刚复学,忙着复习准备中考。一天,我正在学习。“可以自主申报个人所得税了,我先申报一下看看,不知道是否需要补税。”爸爸拿着手机念叨着。我听到了几个词,“申报”“所得税”“补税”,这些仿佛离我很远,但听爸爸一说,似乎又离我很近。不过“补税”这个词让我心里不由得紧张起来,以我的理解,“补税”就是要补交一些钱,
期刊
点云数据蕴含丰富的空间信息,可以通过激光雷达、3D传感器等设备大量采集,被广泛应用于自动驾驶、虚拟现实、城市规划和3D重建等领域。点云语义分割作为3D场景理解、识别和各种应用的基础而受到广泛关注。但不规则的点云数据无法直接作为传统卷积神经网络的输入,而图卷积神经网络可以利用图卷积算子直接对点云数据进行特征提取,使得图卷积神经网络已逐步成为点云语义分割领域的一个重要研究方向。基于此,对图卷积神经网络
为解决现阶段湖南省高速公路服务区特色不鲜明、同质化现象严重的问题,更好地指导服务区分类发展,在数据调查的基础上,研究出既满足规范又符合湖南发展实际的服务区分类标准,并提出了对应的服务区分类指标体系。
人生有不同的展现形式,怎样使其更有意义呢?懂得珍惜时间,才能抓住更多的机会;照亮一个角度,才能照得更加透明……
期刊
围绕中学劳动与技术学科的核心素养,着眼于向未来培养有创意思维、有技术意识的跨界型人才,笔者结合多年教学实践,在日常教学中开发《中学创客教育》系列校本教材,采用项目式学习为主,以"品格教育"、"创新思维训练"、"魅力纸艺"为三大专题进行单元设计教学内容,让学生获得积极的学习体验,形成良好技术素养和创新思维,培养良好的劳动习惯和生活审美情趣。
目的探讨慢性化脓性中耳炎(CSOM)患者病原菌分布及对抗生素的耐药情况,以指导临床合理用药。方法对223例CSOM患者在确诊后24 h内采集鼓膜穿孔处或鼓室内分泌物进行细菌培养及鉴定,并对分离的主要病原菌进行药物敏感试验。结果细菌培养阳性178例,阳性率为79.8%;分离到病原菌209株,革兰阳性、阴性菌和真菌分别占50.7%、35.9%和13.4%;主要为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和铜绿假单胞
学位
文学伦理学认为伦理价值是文学最根本的价值,每一个文学文本结构都由一条或数条伦理线和伦理结构成。本文试从文学伦理学的视角分析福楼拜的《包法利夫人》,无论从当时的伦理环境还是从文本结构中所含的伦理结来看,都无一例外地预示了主人公爱玛最后的悲惨结局。我们对爱玛的动因和伦理选择能报以理解,同时也从中得出警示,即不顾伦理环境的伦理选择可能会让人自食恶果。
期刊
随着课程改革的深入发展,各科教学改革的力度也在不断加大。数学学科作为一门逻辑性与应用性并重的基础课程,在小学阶段的教育中始终扮演着重要角色,学好数学,培养学生良好的数学素养,对其今后的成长发展有着显著的现实意义。而问题意识作为数学学习过程中不可或缺的一种思维品质,如何在小学数学教学中培养学生的问题意识,提高学生的问题解决能力是当前值得每个教师深入思考的一项重要课题。