砒砂岩区典型淤地坝沉积泥沙特征及来源分析
发布时间：2022-01-13 14:47
黄土高原地区的淤地坝是拦减入黄泥沙的关键措施,尤以对泥沙具有绝对控制的"闷葫芦"淤地坝为甚。为研究淤地坝对侵蚀泥沙的拦蓄作用,以砒砂岩区皇甫川流域园子沟淤地坝为研究对象,采集坝地淤积剖面及沟间地、沟谷地表层样品,对沉积旋回进行断代分析,计算泥沙贡献率,反演其淤积过程。结果表明:坝地沉积泥沙粒径分布以2～0.05 mm砂粒为主,其次为粉粒、黏粒,砂粒中以极细砂和细砂占比最多。园子沟坝控流域内侵蚀性降雨事件对应的最小日降雨量为22.8 mm;淤地坝运行可划分为2个阶段,前期主要依靠坝体拦蓄泥沙,后期随着拦蓄泥沙的增多,减蚀作用凸显。坝地沉积泥沙主要来源为沟谷地,贡献率达71.4%,沟间地为28.6%,其中沟间地侵蚀产沙并非受植被唯一影响,在降雨量>45.4 mm时,地形因素会限制侵蚀的加剧。
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
园子沟坝地采样剖面中值粒径D50变化
图2 园子沟坝地采样剖面中值粒径D50变化为分析建坝后年际之间侵蚀泥沙淤积变化,本文将产沙性降雨事件按照所在年份合并计算获得年侵蚀泥沙淤积量。由图4可知,园子沟建坝以来(2007—2016年),坝控流域内侵蚀泥沙坝地沉积量年际变化大,年均侵蚀泥沙淤积量为1.5万t,年均侵蚀模数为10 147 t/(km2·a)。2011年、2015年流域内侵蚀性降雨事件分别为2,1场,泥沙淤积量较少,同时特拉沟流域把口站未监测到输沙量;2013年、2016年汛期(6—9月)降水量较多且其雨强较大,导致侵蚀泥沙淤积量显著增加,园子沟坝控流域侵蚀模数超过20 000 t/(km2·a)。这说明在当前该研究流域的下垫面条件下,产沙性降雨事件对应的日降雨量虽提高至22.8 mm,但当遭遇日降雨量>22.8 mm的降雨事件时,坡面植被的减蚀作用相对有限,流域侵蚀泥沙主要依靠沟口淤地坝的拦截。
通过对园子沟年降雨侵蚀力与年侵蚀泥沙坝地沉积量做双累积曲线,进一步分析淤地坝建成以来坝控流域内淤积泥沙的变化。从图5可以看出,园子沟年降雨侵蚀力与年侵蚀泥沙坝地沉积量存在一个转折点,其位于园子沟淤地坝建坝运行第7年(2013年)左右。为此本文将园子沟淤地坝建设运行划分为2个阶段:第1阶段(2007—2013年),新建运行的“闷葫芦”淤地坝,对原本出沟的侵蚀泥沙全部拦截,打破了原有的能沙关系;第2阶段(2013-2016年),坝地沟道内已淤积大量的侵蚀泥沙,其有效抬高了流域侵蚀基准面,增大了沟道雨洪的过水断面面积,促使挟带的泥沙沿程快速沉降,同时坝地淤积面增高掩埋了流域下部侵蚀较为严重的沟壁等,此时淤地坝坝体直接拦截的泥沙占整个产沙性降雨事件的侵蚀泥沙的比例较前期下降。同时对淤积层环刀采样获取的水分数据表明,坝地含水量随深度增加波动趋缓,平均含水量23.8%,这些水分有效促进了坝控流域内植被的生长,进一步减少了侵蚀的发生。所以第2阶段减少的侵蚀泥沙或来自于淤地坝修建后对侵蚀基准面抬高以及植被生长良好的减蚀作用。2.3 沉积泥沙旋回源地泥沙贡献率
【参考文献】：
期刊论文
[1]近70年黄河流域水沙情势及其成因分析[J]. 赵阳,胡春宏,张晓明,王友胜,成晨,殷小琳,谢敏. 农业工程学报. 2018(21)
[2]淤地坝坝系泥沙粒径组成与变化特征研究[J]. 李勉,杨二,李平,鲍宏喆,孔祥兵,申震洲,魏鹳举. 应用基础与工程科学学报. 2018(04)
[3]皇甫川特拉沟小流域近期泥沙减少成因分析[J]. 李景宗,张永永,赵帮元,杨廷华. 人民黄河. 2018(04)
[4]黄土丘陵区淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移特征[J]. 李勉,李平,杨二,鲍宏喆,申震洲,魏鹳举. 农业工程学报. 2017(18)
[5]黄土高原仍有拦沙能力的淤地坝数量及分布[J]. 刘晓燕,高云飞,王富贵. 人民黄河. 2017(04)
[6]黄土丘陵区小流域淤地坝泥沙沉积特征[J]. 李勉,杨二,李平,鲍宏喆,李莉,申震洲,焦鹏. 农业工程学报. 2017(03)
[7]王茂沟流域淤地坝系土壤颗粒与有机碳分布特征研究[J]. 惠波,李鹏,张维,高海东,赵宾华,王琦. 水土保持研究. 2015(04)
[8]基于改进RUSLE模型的皇甫川流域土壤侵蚀产沙模拟研究[J]. 田鹏,赵广举,穆兴民,温仲明,王飞. 资源科学. 2015(04)
[9]陕北黄河中游淤地坝拦沙功能失效的判断标准[J]. 高云飞,郭玉涛,刘晓燕,何兴照. 地理学报. 2014(01)
[10]坝地沉积旋回泥沙养分变化及其对小流域泥沙来源的解释[J]. 张风宝,薛凯,杨明义,申震洲. 农业工程学报. 2012(20)
博士论文
[1]复合指纹识别法研究黄土高原小流域泥沙来源[D]. 赵恬茵.西北农林科技大学 2017
[2]黄河河口镇至潼关区间降雨变化及其水沙效应[D]. 何毅.西北农林科技大学 2016
[3]黄土高原丘陵沟壑区沟道治理工程的生态水文效应研究[D]. 高海东.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
本文编号：3586632
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
园子沟坝地采样剖面中值粒径D50变化
图2 园子沟坝地采样剖面中值粒径D50变化为分析建坝后年际之间侵蚀泥沙淤积变化,本文将产沙性降雨事件按照所在年份合并计算获得年侵蚀泥沙淤积量。由图4可知,园子沟建坝以来(2007—2016年),坝控流域内侵蚀泥沙坝地沉积量年际变化大,年均侵蚀泥沙淤积量为1.5万t,年均侵蚀模数为10 147 t/(km2·a)。2011年、2015年流域内侵蚀性降雨事件分别为2,1场,泥沙淤积量较少,同时特拉沟流域把口站未监测到输沙量;2013年、2016年汛期(6—9月)降水量较多且其雨强较大,导致侵蚀泥沙淤积量显著增加,园子沟坝控流域侵蚀模数超过20 000 t/(km2·a)。这说明在当前该研究流域的下垫面条件下,产沙性降雨事件对应的日降雨量虽提高至22.8 mm,但当遭遇日降雨量>22.8 mm的降雨事件时,坡面植被的减蚀作用相对有限,流域侵蚀泥沙主要依靠沟口淤地坝的拦截。
通过对园子沟年降雨侵蚀力与年侵蚀泥沙坝地沉积量做双累积曲线,进一步分析淤地坝建成以来坝控流域内淤积泥沙的变化。从图5可以看出,园子沟年降雨侵蚀力与年侵蚀泥沙坝地沉积量存在一个转折点,其位于园子沟淤地坝建坝运行第7年(2013年)左右。为此本文将园子沟淤地坝建设运行划分为2个阶段:第1阶段(2007—2013年),新建运行的“闷葫芦”淤地坝,对原本出沟的侵蚀泥沙全部拦截,打破了原有的能沙关系;第2阶段(2013-2016年),坝地沟道内已淤积大量的侵蚀泥沙,其有效抬高了流域侵蚀基准面,增大了沟道雨洪的过水断面面积,促使挟带的泥沙沿程快速沉降,同时坝地淤积面增高掩埋了流域下部侵蚀较为严重的沟壁等,此时淤地坝坝体直接拦截的泥沙占整个产沙性降雨事件的侵蚀泥沙的比例较前期下降。同时对淤积层环刀采样获取的水分数据表明,坝地含水量随深度增加波动趋缓,平均含水量23.8%,这些水分有效促进了坝控流域内植被的生长,进一步减少了侵蚀的发生。所以第2阶段减少的侵蚀泥沙或来自于淤地坝修建后对侵蚀基准面抬高以及植被生长良好的减蚀作用。2.3 沉积泥沙旋回源地泥沙贡献率
【参考文献】：
期刊论文
[1]近70年黄河流域水沙情势及其成因分析[J]. 赵阳,胡春宏,张晓明,王友胜,成晨,殷小琳,谢敏. 农业工程学报. 2018(21)
[2]淤地坝坝系泥沙粒径组成与变化特征研究[J]. 李勉,杨二,李平,鲍宏喆,孔祥兵,申震洲,魏鹳举. 应用基础与工程科学学报. 2018(04)
[3]皇甫川特拉沟小流域近期泥沙减少成因分析[J]. 李景宗,张永永,赵帮元,杨廷华. 人民黄河. 2018(04)
[4]黄土丘陵区淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移特征[J]. 李勉,李平,杨二,鲍宏喆,申震洲,魏鹳举. 农业工程学报. 2017(18)
[5]黄土高原仍有拦沙能力的淤地坝数量及分布[J]. 刘晓燕,高云飞,王富贵. 人民黄河. 2017(04)
[6]黄土丘陵区小流域淤地坝泥沙沉积特征[J]. 李勉,杨二,李平,鲍宏喆,李莉,申震洲,焦鹏. 农业工程学报. 2017(03)
[7]王茂沟流域淤地坝系土壤颗粒与有机碳分布特征研究[J]. 惠波,李鹏,张维,高海东,赵宾华,王琦. 水土保持研究. 2015(04)
[8]基于改进RUSLE模型的皇甫川流域土壤侵蚀产沙模拟研究[J]. 田鹏,赵广举,穆兴民,温仲明,王飞. 资源科学. 2015(04)
[9]陕北黄河中游淤地坝拦沙功能失效的判断标准[J]. 高云飞,郭玉涛,刘晓燕,何兴照. 地理学报. 2014(01)
[10]坝地沉积旋回泥沙养分变化及其对小流域泥沙来源的解释[J]. 张风宝,薛凯,杨明义,申震洲. 农业工程学报. 2012(20)
博士论文
[1]复合指纹识别法研究黄土高原小流域泥沙来源[D]. 赵恬茵.西北农林科技大学 2017
[2]黄河河口镇至潼关区间降雨变化及其水沙效应[D]. 何毅.西北农林科技大学 2016
[3]黄土高原丘陵沟壑区沟道治理工程的生态水文效应研究[D]. 高海东.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
本文编号：3586632
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