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黄土高塬沟壑区董志塬沟头溯源侵蚀分布特征及其演化

作　者: 车小力
导　师: 王文龙
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 董志塬溯源侵蚀前进速度影响因素分布特征
分类号: S157.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

董志塬位于甘肃省庆阳市中南部，是黄土高原目前保存最好、面积最大的黄土塬，被誉为“天下黄土第一塬”与“陇东粮仓”。该区水蚀与重力侵蚀强烈，塬面沟谷溯源侵蚀异常严重，常常吞噬塬面肥沃农田，致使塬面不断萎缩。“固沟保塬”对于黄土高塬区域粮食和生态安全具有不可低估的重要作用。从学科发展看，黄土高塬沟谷溯源侵蚀研究一直相对滞后，资料获取比较困难，研究工作及文献很少，而溯源侵蚀在高塬沟壑区总侵蚀量中所占比例较大，对沟谷发育演化起到了重要的作用。因此，本研究以黄土高塬沟壑区董志塬沟头溯源侵蚀为研究对象，采用野外实地调查与GIS分析相结合的方法，调查沟头溯源侵蚀分布特征、前进速度，研究董志塬在南北、东西方向上溯源侵蚀的差异性成因，揭示沟头汇水区域的空间几何特征与溯源侵蚀的关系，探讨沟头溯源侵蚀与其影响因素之间的内在联系，为董志塬塬面综合治理提供科学依据。主要研究结论如下：（1）董志塬沟头溯源侵蚀具有典型的区域差异性，这种差异性主要体现在地形和人为因素的影响上。近50年沟头溯源侵蚀平均速率可达0.319m／a，西峰区侵蚀沟头数量最多，侵蚀状况最为严重，董志塬溯源侵蚀强度在各县区的大小为：西峰区＞宁县＞庆城县＞合水县；（2）通过野外调查分析沟头形态对溯源侵蚀的影响主要表现在，活动沟头处拥有跌水陡坎，沟壁垂直陡峭、多裂缝，沟头底部下切、沟壁掏空严重，沟底有明显的水流痕迹和较新的崩塌沉积物，沟头附近多陷穴；而稳定沟头沟壁较平缓，无跌水陡坎，沟头一般具有防护墙，沟内植被生长良好；（3）基于沟头前进速度的大小，将董志塬沟头溯源侵蚀强度分为5级：微度侵蚀区79.59km~2，占塬面面积的8.3%；轻度侵蚀区427.11km~2，占塬面面积的44.5%；中度侵蚀区333.74km~2，占塬面面积的34.8%；强度侵蚀区65.08km~2，占塬面面积的6.8%；极强度侵蚀区54.54km~2，占塬面面积的5.6%。4）除了降雨量的影响，沟头汇水面积、流域长度和形状系数也会对沟头溯源侵蚀产生影响。汇水面积与沟头前进长度成幂函数关系，相关系数为0.675。汇水面积大的流域一方面汇集大量径流对沟头造成冲刷侵蚀，另一方面，能够对暴雨洪水进行一定的调节。对于典型沟头流域，汇水面积越大，越易造成沟头溯源侵蚀；集水流域长度与沟头前进长度之间存在临界地形的正反比关系，即沟头前进长度大于50m时，两者之间具有反比关系，当沟头前进长度小于50m时，两者之间存在正比关系；沟头前进长度与流域形状系数具有较好线性关系，相关系数为0.659。沟头前进长度随流域形状系数的增大而增大，形状系数大时，水量集中较快，来水量也大，沟头溯源侵蚀强度大。5）董志塬在南北、东西方向上溯源侵蚀具有显著差异性，东西方向上的溯源侵蚀强度明显大于南北方向。通过对塬面地形、降雨径流、水系汇流分析可知，塬面在东西方向上具有更加明显的集流地形，其集流能力远远大于南部，而东部较西部又有明显的集流地形；塬面水流流向主要指向东部，其次为西部，南部由于其特殊的地理位置，水流流向值的分布最小；塬面中部偏东方向上的汇流累积量值最大，汇水流量主要集中在东西两侧的塬面上，东部塬面所承受的汇水流量要高于西部塬面；塬面偏东方向上的水流长度值较大，偏西方向上亦有一定的水流长度值分布，但较偏东方向上小，东西两侧的塬面受到的土壤侵蚀强度较大。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章绪论  13-22
  1.1 研究目的和意义  13-14
    1.1.1 研究目的  13
    1.1.2 研究意义  13-14
  1.2 研究区概况  14-17
    1.2.1 地形地貌  15-16
    1.2.2 水文气象  16
    1.2.3 土壤与植被  16
    1.2.4 社会经济情况  16
    1.2.5 水土流失情况及其影响  16-17
  1.3 国内外研究现状  17-22
    1.3.1 国外研究现状  17-19
    1.3.2 国内研究现状  19-22
第二章研究方法  22-26
  2.1 野外考察  22
    2.1.1 考察范围与方法  22
    2.1.2 建立调查项目编码系统  22
  2.2 GIS 技术应用  22-23
  2.3 研究内容  23-24
    2.3.1 董志塬溯源侵蚀分布特征、前进速度及其主要影响因素  23
    2.3.2 董志塬不同典型沟头流域几何特征对沟头溯源侵蚀的影响  23
    2.3.3 董志塬在南北、东西方向上溯源侵蚀显著差异的成因分析  23-24
  2.4 技术路线及研究方案  24-26
    2.4.1 技术路线  24
    2.4.2 研究方案  24-26
第三章董志塬溯源侵蚀分布特征、前进速度及其主要影响因素  26-40
  3.1 董志塬沟头溯源侵蚀概况  26-28
  3.2 董志塬溯源侵蚀强度及其影响因素  28-34
    3.2.1 西峰区溯源侵蚀强度特征  29-31
    3.2.2 宁县溯源侵蚀强度特征  31-32
    3.2.3 庆城县溯源侵蚀强度特征  32-33
    3.2.4 合水县溯源侵蚀强度特征  33-34
  3.3 董志塬溯源侵蚀强度等级分布图  34-38
    3.3.1 溯源侵蚀类型及强度  34-36
    3.3.2 溯源侵蚀强度等级分布  36-38
  3.4 董志塬南小河沟流域溯源侵蚀差异性  38-39
  3.5 小结  39-40
第四章董志塬不同典型沟头流域几何特征对沟头溯源侵蚀的影响  40-45
  4.1 流域几何特征  40-41
    4.1.1 流域面积  40-41
    4.1.2 流域长度  41
    4.1.3 流域形状系数  41
  4.2 流域几何要素对沟头溯源侵蚀的影响  41-44
    4.2.1 汇水面积对沟头溯源侵蚀的影响  41-42
    4.2.2 流域长度对沟头溯源侵蚀的影响  42-43
    4.2.3 流域形状系数对沟头溯源侵蚀的影响  43-44
  4.3 小结  44-45
第五章董志塬在南北、东西方向上溯源侵蚀显著差异的成因分析  45-53
  5.1 地形对董志塬南北、东西方向上塬面萎缩强度的影响  45-47
    5.1.1 董志塬塬面地形全局趋势分析  45-46
    5.1.2 董志塬塬面等值面的生成  46-47
  5.2 水文分析在董志塬塬面萎缩强度差异上的应用  47-52
    5.2.1 董志塬塬面 DEM 的生成  47-48
    5.2.2 董志塬塬面水流流向的提取  48-49
    5.2.3 董志塬塬面汇流累积量的提取  49-50
    5.2.4 董志塬塬面水流长度的提取  50-52
  5.3 小结  52-53
第六章结论和讨论  53-55
  6.1 结论  53-54
  6.2 创新点  54
  6.3 讨论  54-55
附录  55-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
作者简介  73

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