????切溝是現代地理環境條件下典型的侵蝕類型,研究遍布全球除極地以外的各個地區。在地層巖性復雜區域,由于上下土層的差異性侵蝕常導致切溝溝頭具有“上凸下凹”的水涮窩窯狀空穴形態。水涮窩形態發育在切溝溯源侵蝕中扮演重要角色,是溝頭發生崩塌和不斷前進的重要前提條件。然而目前國際上關于溝頭水涮窩發育的文獻報道極少,相關認識不足限制了切溝溯源侵蝕過程模型的發展。
????元謀干熱河谷是我國切溝侵蝕發育典型區,該區下墊面主要為第四紀河湖相沉積物,具有“粘砂互層、層與層組成物質差異顯著”等特征,使得區域內切溝溝頭普遍發育有水涮窩侵蝕形態。聚焦這一特殊侵蝕現象,成都山地所元謀站張寶軍副研究員、趙鑫碩士生及合作者系統開展了自然條件下溝頭水涮窩形態參數調查研究,探明了溝頭水涮窩形態發育規律;分析了上游地形、溝頭微地形、土壤性質等因素對水涮窩形態特征的影響效應,確定了水涮窩發育的主控因素。研究表明元謀干熱河谷切溝溝頭水涮窩形態均呈不規則橢球狀、具有很高的幾何相似性,形態參數間顯著正相關;溝頭土體存在明顯分層且抗蝕性能差異顯著,表層燥紅土較下部土層具有更高的土壤抗侵蝕性能;溝頭土體抗蝕性能垂直差異為水涮窩發育提供了基礎巖土性質條件,上游匯水面積和溝頭高度大小通過控制徑流動力條件決定了水涮窩形態發育規模,兩者共同解釋了70.32~90.67%的水涮窩形態變異。
????此項研究豐富了元謀切溝溯源侵蝕過程的認識,可為系統認知干熱河谷切溝發生發展規律提供科學依據。相關成果也得到了審稿專家的高度評價,認為在水涮窩研究方面取得了諸多新認識、彌補了相關文獻的不足。成果以“Morphological characteristics and influencing factors of gully headwall scour holes in Yuanmou Dry-hot Valley region,Southwestern China”為題,發表在1區TOP期刊Catena上。上述工作得到了國家自然科學基金(42107377)、國家重點研發計劃(2023YFD1901201)、成都山地所自主部署科研項目(IMHE-ZDRW-05)、中國科學院青年創新促進會(2022380)等項目的支持。
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溝頭土體抗蝕性能垂直差異顯著
上游匯水面積和溝頭高度大小決定水涮窩形態發育規模