云南东川泥石流沟与非泥石流沟^137Cs示踪法物源研究

运用137Cs示踪法调查云南东川小江流域6条泥石流沟、6条非泥石流沟和主河的泥沙来源.泥沙主要来源于冲沟侵蚀和滑坡崩塌堆积、坡耕地和草地.坡耕地和草地表层土壤137Cs平均含量分别为0.9 Bq/m 2和1.98 Bq/m2,冲沟沟壁和滑坡崩塌堆积土体137Cs.作者通过3种源地土体137Cs含量的比较,分析了细粒泥沙(<0.01 mm)的来源.6条泥石流沟冲沟侵蚀和重力侵蚀(滑坡崩塌)的相对产沙量变化于90.2%～100%,平均值为95.1%,6条非泥石流沟的相对产沙量变化于74.5%～83.3%,平均值为78.9%.小江主河为81.4%.     

桂西北喀斯特丘陵区峰丛洼地小流域泥沙堆积的~(137)Cs示踪研究

西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。本文以桂西北喀斯特丘陵区环江成义屯的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术对洼地泥沙堆积与小流域土壤流失速率进行了定量研究。结果表明,1963-2007年的44年间,洼地泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.38 cm.a-1和51.4 t.km-2.a-1。讨论了流域土壤地面流失与洼地泥沙堆积速率的关系,认为前者应比较接近于后者,研究小流域的土壤地面流失模数为57.1 t.km-2.a-1。研究结果表明,研究区域近几十年以来的地面水土流失轻微,土壤流失速率仅为数十t.km-2.a-1。     

基于粒径和 137Cs的三峡水库消落带泥沙来源示踪研究

为分析三峡水库消落带泥沙输移与沉积规律,采用原位观测方法,沿库岸H=148 m高程带选择15个采样点,并甄选出3个典型断面采集沉积泥沙样品,利用激光粒度仪和γ能谱仪分别测试样品的粒径与 ¹³⁷Cs活度,分析二者在水平和高程2个维度的变化特征,探讨消落带沉积泥沙来源。结果表明①三峡水库消落带沉积物的中值粒径(D₅₀)沿水流方向逐渐降低,并在忠县任家镇及其下游河段基本保持稳定,而 ¹³⁷Cs活度沿水流方向逐渐增大,但在任家镇及其下游河段仍有波动。②消落带邻江区域沉积物的粒径最粗、 ¹³⁷Cs活度最低,除这一区域外,沉积物粒径沿高程的变化取决于消落带上方坡面的土壤侵蚀状况,若上方存在侵蚀,沉积物粒径随高程的增加而增大,若上方微弱侵蚀或无侵蚀,则沉积物粒径随高程的增加而降低,但 ¹³⁷Cs活度不受上方土壤侵蚀状况影响,均表现为随高度增加先降后升的变化趋势。③粗颗粒与细颗粒沉积物具有不同的来源特征,变动回水区的粗颗粒也主要源于金沙江和嘉陵江,乌江入库的粗颗粒主要沉积在涪陵至忠县任家镇河段,任家镇下游的粗颗粒主要源于库区内侵蚀产沙;变动回水区的细颗粒主要源于金沙江和嘉陵江,常年库区的细颗粒泥沙来源较多,金沙江、嘉陵江、乌江和库区内侵蚀产沙均存在明显贡献,而库水位涨落过程中的波浪侵蚀对沉积物存在再分配作用,它能使表层沉积物重新进入水体,并在较低的位置实现二次沉积。     

侵蚀泥沙颗粒中137Cs的含量特征及其示踪意义

通过对黄土丘陵区典型小流域—燕沟的林地、坡耕地与沟口洪水泥沙的颗粒组成分析 ,发现其颗粒组成有明显的差异 ,表明该研究区在侵蚀过程中发生了一定程度的颗粒分选 ,而在泥沙输移过程中颗粒分选不明显 ,在应用1 37Cs示踪流域侵蚀速率或利用沟口泥沙推算流域侵蚀模数时应适当进行颗粒校正。通过对坝地沉积泥沙1 37Cs含量进行分析 ,结果表明 ,1 37Cs含量、沉积厚度与次降雨侵蚀强度、侵蚀类型之间存在密切关系 ,同时运用沉积样中核素含量特征可望解决流域尺度坡面侵蚀与沟谷侵蚀的比重关系这一研究难题。     

三门峡坝下河漫滩沉积物~(137)Cs、~(210)Pb计年研究

以三门峡坝下河漫滩湿地为研究对象,探讨~(137)Cs及~(210)Pb计年法应用于沉积速率研究的可行性。三门峡坝下河漫滩沉积物柱~(137)Cs及~(210)Pb计年分析表明:1964年及1986年的~(137)Cs蓄积峰峰形完好,~(137)Cs计年法用于沉积速率推算可行;由于沉积过程为快速堆积且受水文扰动较大,~(210)Pbex比活度—深度曲线呈现出不规则的摆动,而非指数衰减曲线,因此~(210)Pb计年法不适用于沉积速率推算;基于~(137)Cs计年法计算得出1954—1963年、1964—1985年、1986—2015年的沉积速率分别为3.50、1.82、1.17 cm/a,沉积速率受水库调度运行方式影响显著。     

利用~(137)Cs测算江淮分水岭地区土壤侵蚀研究

核素示踪技术研究作为一种新的土壤侵蚀研究方法,在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上得到很好的应用。采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以很好的进行流域尺度的范围研究,且可靠性比较高,省时省力。本文选择江淮分水岭具有代表性的明光市鲁山乡鸡心岗水库两侧山坡上20世纪60年代以来基本未受人类活动干扰的、覆盖有灌丛植被的坡地(坡度16°)为研究剖面,取土样进行137Cs分析,测算出当地土壤侵蚀模数为4521.5t/(km·2a),与遥感法和公式法算出的结果基本一致。     

细沟水蚀动态过程的稳定性稀土元素示踪研究

本文利用稳定性稀土元素(Rare Earth Element)REE示踪法探讨了坡面水蚀动态过程的试验方法，根据细沟侵蚀沿坡长的产沙特点，给出了元素的施放方法、施放深度和浓度的数学表述及计算方法，并进行了室内细沟侵蚀模拟实验。试验采用3个流量(2、4、8L/min)5种坡度(5°、10°、15°、20°、25°)，3次重复。试验采用8m土槽，分区段施用10种不同的稀土元素进行示踪，每个施放区长0.8m，宽0.1m，不同坡段根据侵蚀特点采用不同的施放深度。给出了根据收集到的侵蚀土壤样本中不同稀土元素的含量及总的土壤侵蚀量计算坡面不同部位的侵蚀产沙量的方法，由试验数据计算了不同水动力条件下的土壤侵蚀量沿细沟的分布，并分析了坡度和流量对坡面侵蚀量随坡长变化的影响。结果表明，REE示踪法可以示踪细沟土壤侵蚀的动态过程，且可保证一定的精度要求。由示踪方法得到的细沟土壤侵蚀量，在一定坡度和流量下，产沙量随着沟长的增加而增加，但增加的幅度越来越小，且渐趋于一个稳定值。侵蚀产沙量随着坡度和流量的增加而增加，但坡度较流量对产沙变化的影响更大。     

汶川县肖家沟泥石流物源演变及冲出规模研究

为研究强震区泥石流流域内物源演化特征并预测其冲出规模特征,以映秀镇肖家沟为研究对象,利用搜集到的4期高清遥感影像和DEM数据,结合ArcGIS技术对肖家沟流域内的崩滑体进行详细的解译。通过统计分析得出其震后多年间的物源演变规律及特征。结果表明:未来3～5 a间,在没有强降雨等外力作用的条件下,肖家沟的物源状态会持续呈现衰减趋势,并最终达到稳定状态。但现场调查表明:现阶段沟内仍存有大量沟道物源及少量崩滑物源,而且该沟的地貌在地震、山洪、泥石流的下切冲蚀作用下,更有利于水动力条件的形成,进而诱发物源的起动,这也在一定程度上降低了泥石流暴发的临界雨强,因此在持续性强降雨的作用下仍有暴发泥石流的可能性,仍需要加强泥石流的预警、防治及活动性预测等研究工作。运用FLO-2D软件模拟不同频率条件下的泥石流的冲出特征,结果显示:在5%,2%的降雨频率条件下,肖家沟泥石流将造成河流的部分淤塞,但均不会造成堵江,而在1%的降雨频率的条件下将造成堵江。     

西藏林芝扎木弄沟泥石流规模变化趋势研究

弄清扎木弄沟泥石流规模变化趋势,是进一步分析该沟潜在特大型泥石流发生频率的基础。基于钻孔资料和野外调查资料以及相关文献资料,采用光释光年代法和泥石流动力学参数计算法确定扎木弄沟在万年尺度下的泥石流规模变化过程。依据万年尺度下泥石流规模变化过程和现今区域内外动力条件,分析了扎木弄沟今后泥石流发展变化趋势。研究结果表明:扎木弄沟万年尺度下泥石流规模呈波动减小过程,特大型泥石流规模随时间逐渐减小,且在特大规模泥石流发生后的数十年间,汇流型泥石流规模也逐渐减小;扎木弄沟内还具备外动力条件,经历一定时间的累积(有可能是千年尺度或者百年尺度),今后扎木弄沟泥石流灾害仍易于发生,并且再次发生的特大型泥石流规模会小于2000年泥石流规模。特大型泥石流灾害发生后,灾害还将延续一段时间,汇流型泥石流规模呈逐年减小趋势。     

柿树沟泥石流物源体直剪强度特性试验研究

柿树沟泥石流为暴雨型泥石流,研究该物源土体前期的含水率及密实程度对于分析该类型泥石流的形成具有重要意义。在降雨过程中物源土体逐渐饱和且细颗粒也随之发生运移,造成了土体密度的改变及强度特征的影响。以柿树沟泥石流物源土体为研究对象,采用室内大型直剪试验,研究其在不同饱和度和干密度条件下的强度特性,分别得到饱和度、干密度与抗剪强度指标c和φ的关系,与强度包线的关系,与剪应力及位移的关系。结果表明:土样c值与饱和度成反比,与干密度成正比关系,且饱和前期变化较为明显;剪应力-位移曲线随着饱和度的增加峰值逐渐明显;前期充分降雨情况下,土体逐渐饱和且抗剪强度迅速下降,在径流作用下表层松散堆积物易被裹挟带走,形成泥石流。通过试验的研究,可以获取此类粒径组合下的泥石流物源体的强度指标变化特性,对该类泥石流的形成机制或预测预报的研究具有一定的参考和指导意义。     

基于137Cs技术的侵蚀产沙对土地利用变化响应——以三峡库区斑竹林小流域为例

小流域是三峡库区入库泥沙的策源地,研究其侵蚀产沙状况对正确预测三峡水库来沙变化趋势非常重要。以三峡库区典型农业小流域--斑竹林小流域为研究对象,通过¹³⁷Cs示踪技术,研究了土地利用变化对流域侵蚀产沙空间分布的影响。结果表明：旱地退耕的其他林地和水田改的旱地的侵蚀堆积情况与土地利用变化前相差不大;在土地利用变化后的短期内,该流域侵蚀产沙变化较小,旱地是流域主要的侵蚀产沙源地,水田是淤积区。     

四川省石棉县2013年"7·4"泥石流沟道 侵蚀特征调查及研究

2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县多条沟道暴发了大规模泥石流,且该区为芦山县“4·20”地震作用区,泥石流物源丰富,其中泥石流沟道物源占总物源的64%以上。为了解研究区泥石流沟道物源的侵蚀特征,通过研究区3条典型泥石流沟(后沟、马颈子沟、熊家沟)流通区沟道剖面的野外调查数据,分析该区泥石流在运动过程中,不同剖面位置泥石流沟道的流深、侵蚀厚度与剖面距离、剖面间的相对高差、原沟道宽度之间的关系。在此基础上,首次建立基于沟道曲率半径的泥石流流向差概念,并且得到了研究区泥石流左右岸侵蚀厚度差与沟道剖面间流向差的平均线性函数系数为0.06,泥石流平均侵蚀厚度与沟道剖面坡度的平均线性函数系数为0.09。在此基础上,得到研究区泥石流平均侵蚀厚度与流深的关系为h=5Δh+1.798×10^-15,单位距离侵蚀方量与沟道宽度关系为ΔV=6.845D^0.625。研究结果为对震区泥石流沟道侵蚀特征的认识提供了依据。     

泥石流窗口坝调节泥砂粒径试验研究

窗口坝是常用泥石流拦挡坝之一,其泥砂粒径调节能力是窗口坝设计的主要考虑因素,也是目前急需解决的基本问题。通过试验对窗口坝拦截不同性质泥石流的泥砂粒径调节功能进行了探讨,初步研究结果表明:窗口坝具有一定拦粗排细功能,拦粗排细效果对黏性泥石流最差;提出了临界粒径的概念并给出了临界粒径变化范围;临界粒径的大小与变化范围受泥石流性质和窗口坝闭塞类型(全闭塞、部分闭塞、不闭塞)的影响;就同一坝而言,拦截泥砂的临界粒径随泥石流密度增加而增大。