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地貌过程是研究各种地貌发育的过程,重点研究各种外营力作用下的地表物质运动方式、速率以及结果等。它是地貌学的基本内容和主要分支。其研究有助于揭示地理景观的形成、演化原理和动力,进一步可揭示地理环境的演变规律。现代地貌过程是指在人类活动影响下地貌的发育形成机理。三峡库区是因为三峡工程的建设而形成的特定地理区域空间。库区内地貌类型众多,主要有峰顶面、坡地、阶地和峡谷等。由于三峡工程移民建设等导致坡地开发利用力度加剧。本文即以三峡库区内奉节县草堂河流域现代坡地过程为例,通过采样分析以揭示不同坡度坡地上的风化剥蚀状况以及坡地发育机理,为人们科学合理利用坡地资源,维持坡地生态平衡提供基础数据。
在对草堂河流域坡地全面考察和分析的基础上,将流域坡地按坡度分五段:缓坡(<5°)、斜坡(5°~15°)、陡坡(15°~25°)、峻坡(25°~35°)和峭坡(>35°)。在该流域的两个支流分别选取采样小区,每区选择一条从山顶到山麓的坡面线。在该坡面线上以不同坡段并兼顾土地利用方式进行采样,根据X射线衍射分析以及137Cs分析对样品的要求在每个坡段采样3个。以样品分析数据为基础研究不同坡段风化程度和剥蚀速率。采用GIS手段对流域各坡段面积作统计分析,从而计算流域年剥蚀总量和平均剥蚀速率。最后简要分析了坡地风化剥蚀关系以及三峡库区坡地发育机理。
本研究的主要内容和结果为:
(1)在样品XRD分析测试的基础上,通过分析其衍射图谱,以粘土矿物总量、英长比(石英与长石含量的比值)、云母蛭石化和高岭石峰值为指标进行风化程度的判断。总的来说该流域坡地风化程度均不高,有的没有出现高岭石峰值,有的虽然出现但是其值很低。从不同坡度风化程度的比较来看,缓坡的风化成土作用最强,其次为峻坡,后面依次为峭坡、斜坡和陡坡。其原因主要是缓坡坡度小,地形相对平坦,侵蚀力度较小,从而有较好的风化机会;而峻坡和峭坡虽然坡度较陡,但人类的利用方式多为林地和梯地,即干扰较小,因此也比较稳定;斜坡和陡坡虽然坡度不是最大,但该坡段是人类活动强度最大的区间,再加上本地多集中降雨过程,因此土壤稳定性较差,受剥蚀的危险最大,从而风化程度很低。
(2)通过采样实测和90Sr的经验公式计算,确定奉节县草堂河流域137Cs的背景值为1965Bqm-2。137Cs在非耕作土的剖面分布规律呈指数递减,其分布函数为f(z)=16.024e-0.094z(R2=0.9803,在0.001水平下显著)。而在耕作土中137Cs在耕作层中大致均匀分布,在耕作层以下呈指数衰减规律分布。草堂河流域缓坡和斜坡的剥蚀程度为轻度,其剥蚀模数分别为1572.59t/km2.yr和1885.50t/km2.yr;陡坡和峭坡的剥蚀程度为中度,剥蚀模数分别为3433.25t/km2.yr和4803.79t/km2.yr;峻坡的剥蚀程度最厉害,为强度,剥蚀模数为5747.29t/km2.yr。分析剥蚀速率与坡度的关系,发现二者呈指数相关,相关方程为y=1127.3e0.0449x(R2=0.9614)。即使是相同坡度的情况下,由于位于不同的地貌部位和不同的土地利用方式其剥蚀速率也有差异。
(3)通过GIS方法分析,得到草堂河流域以陡坡和峻坡所占的面积比例最大,分别占流域总面积的34.39%和31.97%,即二者共占66.36%。其余三种分别为峭坡19.21%、斜坡12.86%和缓坡1.57%,即缓坡所占比重非常小。因此该流域地形起伏大,地势陡峻,平坦地很少。草堂河流域年剥蚀总量约为153.6×104t,平均剥蚀模数为4208.1t/km2.yr,即流域平均剥蚀程度为中度。该数值比该流域的实际土壤剥蚀速率偏大,与三峡库区的平均剥蚀状况相比还是吻合的。
(4)将流域坡地按坡度划分为三段:缓坡(<5°)、陡斜坡(5~35°)和极陡坡(>35°)。可以发现坡地剥蚀速率与风化程度有对应关系。缓坡段剥蚀速率小,风化程度大;陡斜坡段剥蚀速率大,风化程度小;极陡坡的剥蚀速率和风化程度均介于二者之间。
(5)三峡库区三种坡段的发育过程大致为:缓坡段物质经蠕动和剥蚀并被搬运到其他地方,导致本地残留地面高程不断下降,坡度逐渐变缓,坡长日趋缩短;陡斜坡和极陡坡的物质被大量剥蚀,坡度变陡又进一步引起崩塌,其发育的主方向为平行后退。