论文摘要：黄土洼天然淤地坝百年来洪水沉积物粒度旋廻规律与产沙量研究

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，其中以黄土高原的水土流失最为严重。严重的水土流失，不仅破坏了生态环境，也对粮食安全造成威胁，制约着经济社会的可持续发展。黄土高原由无数个小流域组成，每个小流域都是一个独立的侵蚀产沙单元，因此研究黄土高原小流域侵蚀产沙规律，可以推进黄土高原土壤侵蚀过程研究的深入，认识人类活动对黄土高原土壤侵蚀加剧的影响，为黄土高原土壤侵蚀治理措施的选择提供基础数据和科学依据。

本研究以陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土洼小流域全冲全淤型的“闷葫芦”坝为研究对象，通过对黄土洼地区1953-2013年降雨数据和野外数据的收集与整理，在地形考察的基础上，在虎玉子沟和五处山沟汇合处，利用手摇钻横向钻采4个土壤剖面，对淤地坝的泥沙沉积旋廻（旋廻和旋回用的人都比较多，文章统一用旋廻）规律进行分析：利用137Cs的时标特征，结合收集到的降雨数据，建立沉积剖面的时间坐标，分析坝淤地沉积泥沙的粒度级配特征，不同沉积剖面在同一沉积深度处粒度组分的分布情况、沉积泥沙的众数特征、侵蚀性降雨与沉积旋廻层泥沙淤泥信息的响应关系和沉积速率与降雨侵蚀力的关系，估算典型沉积旋廻层次降雨的侵蚀量，并初步分析淤地坝泥沙的来源问题，揭示小流域侵蚀产沙的时空分异规律,开展黄土洼天然淤地坝淤积机理的研究。其主要结论如下：

（1）对6个典型沉积旋廻层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的泥沙沉积规律进行分析，在300cm以下，以自然沉积为主，人类活动对沉积物的干扰程度比较小（沉积旋廻层Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ），而在300cm以上（沉积旋廻层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）距地表近，受到人类活动的扰动比较强，自然因素影响小，从坝淤地开始沉积到现在，人类活动对黄土洼地区泥沙沉积的干扰程度越来越大。

（2）通过放射性核素137Cs时标特征的研究，并结合降雨资料，确定典型沉积旋廻层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的形成时间分别是2001年、1964年和1959年，深度在48-64cm、98-118cm、120-148cm范围的次典型沉积层（以R剖面的深度为代表）形成的时间是1994年、1978年和1977年，暴雨对旋廻层的贡献率最大。通过暴雨和半月降雨侵蚀力与沉积旋廻层处泥沙粒径的相关分析发现，暴雨和半月降雨侵蚀力与沉积旋廻层处最大粒径的泥沙成极显著相关关系，这指示了泥沙粒径极值处有强降雨（暴雨）的过程。

（3）在1959-1964年，1964-1976年两个时段，沉积速率比较大；1977-1978年时段沉积速率达到这55年来的最大值，在这时段，位于沟坡的剖面R和S比沟道剖面P和Q的沉积速率大；在1977年以前，四个剖面的沉积速率总体上比1977-1978年时段以后的沉积速率大。55年来（1959-2013年）黄土洼天然淤地坝多年平均沉积速率剖面R为5.36cm/a。剖面P沉积速率为5.43cm/a，剖面Q沉积速率为5.29 cm/a，剖面S沉积速率为5.18cm/a。黄土洼剖面

沉积物的沉积速率有“先增后减”的趋势，这与1960-1999年40年来年平均侵蚀性降雨和年平均降雨侵蚀力逐渐减小有一定的关系。经计算得出黄土洼天然淤地坝在2001、1994、1978、1977、1964、1959年和沉积旋廻层Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 形成的三年，侵蚀量共938595.9 t，这9次比较大的沉积，平均每年淤积104288.4 t，次降雨侵蚀模数介于18293.45~42152.32 t/km2·a-1之间，平均33107.44 t/km2·a-1。

（4）本文对9个沉积层进行分析，发现黄土洼天然淤地坝至少有8个沉积层的泥沙主要来自坡面侵蚀，黄土洼坝控小流域坡面侵蚀比较剧烈，是流域内的主要的侵蚀类型，沟道侵蚀相对弱，对泥沙沉积旋廻层的贡献较小。＞0.1mm粗颗粒泥沙的含量虽然与洪水的含沙量（次降雨淤积量）成正比，但是在黄土洼淤地坝，沉积旋廻层处泥沙粒径最大值不一定与粒径＞0.1mm的粗砂粒泥沙含量成正比。

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