多沙粗沙區(qū)小流域侵蝕產(chǎn)沙來源與模擬.pdf

1、淤地壩是黃土高原小流域綜合治理中攔泥減沙效益最為顯著的措施，也是最主要的水土保持措施之一。眾多的淤地壩阻斷了泥沙入黃，攔蓄了大量泥沙。淤地壩所攔蓄的泥沙記錄著流域內(nèi)一系列侵蝕產(chǎn)沙過程和泥沙來源信息，可用于反演流域侵蝕產(chǎn)沙強度特征及泥沙來源，對資料匱乏地區(qū)的土壤侵蝕研究具有十分重要的意義。
　　本研究選取位于黃土高原北部多沙粗沙區(qū)的皇甫川典型壩控小流域黃家溝作為研究對象，采用遙感影像解譯、野外采樣及室內(nèi)分析等方法，研究淤地壩內(nèi)淤積泥

2、沙所攜帶的土壤侵蝕信息，分析淤地壩泥沙沉積特征，根據(jù)沉積旋廻“大水對大沙”的時標信息及水文站降雨資料，辨識沉積剖面對應的侵蝕產(chǎn)沙時間序列，使用復合指紋示蹤技術和SEDD模型量化壩控小流域侵蝕產(chǎn)沙強度，深入探討流域內(nèi)不同源地對淤積泥沙和壩內(nèi)各沉積旋廻泥沙的貢獻率，從而確定研究區(qū)的侵蝕產(chǎn)沙信息。研究表明復合指紋示蹤技術和土壤侵蝕模型在多沙粗沙區(qū)土壤侵蝕研究中具有重要作用，研究結果對小流域生態(tài)恢復、水土保持綜合治理及水土流失預報等具有重要意義

3、。主要結論如下:
　　(1)依據(jù)不同沉積旋廻的泥沙容重結合淤地壩庫容曲線及采樣層厚度，采用大水對大沙原則，確定了主剖面泥沙所對旋廻層的淤積量及淤地壩運行期間的年侵蝕產(chǎn)沙量。結果表明黃家溝淤地壩控制面積1.04 km2，自1972年建成至今累積淤積泥沙體積為48.56萬m3，累積淤積量為65.58萬t。采樣層厚度為2.97 m，對應泥沙體積15.27萬m3，累積淤積量為20.47萬t，與2001至2014年間的降水事件吻合。淤地壩自

4、建成至采樣年年均侵蝕產(chǎn)沙模數(shù)為1.54萬t km-2 a-1，采樣層對應年均產(chǎn)沙為1.41萬t km-2 a-1。2001-2014年淤地壩各年侵蝕產(chǎn)沙呈趨勢波動變化且年侵蝕產(chǎn)沙量與降雨量具有密切相關性。2012年總降雨量達646.9mm，總產(chǎn)沙約為4.47萬t，占2001-2014總產(chǎn)沙的21.8％，其中2012-7-21單日降雨達124.7mm，對應產(chǎn)沙為2.79萬t，約占當年產(chǎn)沙的62.4％。
　　(2)通過對流域內(nèi)各潛在泥

5、沙源地（砂巖、草地、農(nóng)地）樣品以及主剖面各旋廻泥沙樣品的指紋因子進行測定分析，使用非參數(shù)檢驗(K-W H-test)篩選統(tǒng)計意義上具有顯著特征的示蹤指紋因子，根據(jù)逐步判別法進行篩選，最終確定黃家溝淤地壩最優(yōu)指紋因子為Xhf、TN和137Cs組合。根據(jù)旋廻中最優(yōu)指紋因子的濃度，借助多元混合模型計算泥沙來源區(qū)對壩內(nèi)各個采樣層的貢獻率及整體貢獻率。結果表明:不同源地差異顯著，位于陡坡的砂巖是研究區(qū)泥沙的主要來源，貢獻率為73.4％;其次為農(nóng)地

6、和草地，貢獻率分別為15.3％和11.3％。對模型結果進行擬合優(yōu)度檢驗，GOF為0.88＞0.8，表明本研究分析結果精度達到要求。
　　(3)采用SEDD模型模擬黃家溝壩控小流域不同土地利用/覆被類型下土壤侵蝕產(chǎn)沙狀況，并根據(jù)實測淤積剖面泥沙數(shù)據(jù)對模型模擬值進行校正。其中年降雨與產(chǎn)沙相關系數(shù)R20.74，模型模擬結果的納什系數(shù)NSE0.54，說明該模型可用于本區(qū)域小流域侵蝕產(chǎn)沙模擬評價。模擬結果表明該流域侵蝕產(chǎn)沙的空間分布與流域內(nèi)