基于GIS和137Cs技术的三峡库区小流域泥沙输移比研究

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三峡库区是我国水土流失最为严重的地区之一,小流域侵蚀产沙以及泥沙输移比是一个备受关注的问题。由于径流小区观测资料少和水文站空间布局的限制,三峡库区小流域侵蚀产沙以及泥沙输移研究基础薄弱。GIS技术结合137Cs示踪法的研究方法和研究思路,为定量研究小流域泥沙输移比提供了很好的途径。  论文选择位于重庆市忠县石宝镇的菱角塘小流域(0.105km2)为研究对象,基于137Cs示踪技术,借助GIS技术对菱角塘小流域进行侵蚀单元的划分,并通过137Cs示踪技术配合GIS空间插值法,结合实地调查,对流域内坡耕地、林地、水田、塘库等土地利用类型侵蚀产沙空间分布格局展开研究,并评估小流域1963年以来的坡面侵蚀量;同时,以137Cs定年法为主要研究手段,确定塘库不同层位的淤积泥沙的年龄,评估1963年以来小流域塘库泥沙淤积量,分别获得小流域以塘库入口和出口为观测断面的泥沙输移比。论文主要研究结论如下:  (1)从1963-2013年这50年间,小流域平均侵蚀模数为1379.1 t/(km2.a),侵蚀总量为7240.5t,其中,林地平均侵蚀模数901 t/(km2.a),侵蚀总量为2095.0t,占小流域侵蚀总量的28.9%,坡耕地平均侵蚀模数2360.3 t/(km2.a),侵蚀总量为5145.5 t,占小流域侵蚀总量的71.1%。坡耕地侵蚀总量是林地侵蚀总量的2.45倍。林地(N)面积接近于林地(S)面积的两倍,从计算结果来看,林地(N)侵蚀强度大于林地(S)。林地(N)的平均侵蚀强度1160 t/(km2.a),土壤侵蚀量为1450.0 t,林地(S)平均侵蚀强度600 t/(km2.a),土壤侵蚀量为645.0 t。  (2)利用137Cs断代技术,确定1963年137Cs蓄积峰位于60cm处的沉积层位,运用沉积物堆积速率法和锥台法两种方法计算得到的塘库淤积泥沙量分别为1930.7t和1927.5 t,两者结果基本一致。  (3)利用泥沙平衡理论,计算得出小流域水田泥沙淤积量4670.0t,占小流域侵蚀总量的64.5%;塘库泥沙淤积量为1927.5 t,占小流域侵蚀总量的26.7%;输出小流域的泥沙量643.0 t,占小流域侵蚀总量的8.8%。  (4)菱角塘小流域以塘库入口作为观测断面的泥沙输移比为0.36,而以塘库出口作为观测断面的泥沙输移比为0.088。说明修建塘库可以有效拦截流域坡面产沙,从而减少汇入主河的泥沙量。
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