砒砂岩区坡面水力、风力、冻融交替侵蚀作用机理

In the feldspathic sandstone region of the Ordos Plateau, water erosion, wind erosion and freeze-thaw erosion occur alternately. This is the core area of the coarse sediment source of the Yellow River. The proposal addresses the mechanism of alternating effects of water, wind, and freeze-thaw in this region. Seasonal differentiation of multiple dynamic alternations is used as the main research line. The issues will be resolved by using methods such as field in-situ slope multiple dynamic dismantling test and indoor artificial rainfall-wind tunnel-freeze-thaw cycle solid model test. Multi-techniques and theories such as three-dimensional laser topography scanning, rock structure CT scanning, ArcGIS spatial analysis, gray systems and information entropy will also be used to study. The characteristics of water, wind and freeze-thaw alternating erosion will be studied. The additive effect of multiple dynamic alternate driving will be analyzed. The contribution rate of water erosion, wind erosion and freeze-thaw erosion will be clarified. The response mechanism of slope erosion process to dynamic alternation will be ascertained. Response relationship of alternating effects of multiple dynamics and slope erosion will be established. The dynamic mechanism of slope erosion will be revealed. This study can provide a theoretical basis for deepening the understanding of the formation mechanism and solving the erosion dynamic mechanism of ecological degradation, and provide scientific basis for ecological restoration of feldspathic sandstone region and treatment of the Yellow River's coarse sediment.

鄂尔多斯高原砒砂岩区水力、风力、冻融交替侵蚀剧烈，是黄河粗泥沙来源的核心区。针对该区水力、风力、冻融交替作用的机理问题，以多动力交替的季节性分异规律为研究主线，采用野外原位坡面多动力拆解试验与室内人工降雨-风洞-冻融循环实体模型试验相结合的方法，综合运用三维激光地形扫描、岩体结构CT扫描、ArcGIS空间分析等多技术手段，融合灰色系统、信息熵等理论，重点研究砒砂岩区水力-风力-冻融交替侵蚀过程特征，定量分析多动力交替驱动的叠加效应，厘定水蚀、风蚀、冻融侵蚀贡献率，探明坡面侵蚀过程对动力交替作用的响应机理，构建多动力交替作用-坡面侵蚀的定量响应关系，揭示坡面侵蚀的动力机制，为深化认识砒砂岩区高强度侵蚀的形成机理、破解砒砂岩区生态退化的侵蚀动力机制提供理论基础，为砒砂岩区生态恢复及黄河粗泥沙治理提供科学依据。

黄河流域砒砂岩区水力、风力、冻融交替侵蚀剧烈，是黄河粗泥沙来源的核心区。研究其多动力复合侵蚀规律，对于揭示砒砂岩区土壤侵蚀机理，制定相应的治理对策具有重要意义。然而，多动力复合侵蚀规律的研究是一项非常复杂的科学问题，各侵蚀子过程间具有交互效应，是一个多动力侵蚀相互耦合的复杂体系。但受研究手段和观测方法的限制，其各自的贡献率尚无法直接测量，研究复合侵蚀规律面临着理论、方法与技术的多项挑战。复合侵蚀会严重导致生态退化，同时其发生地区也往往是生态环境脆弱区，多动力复合侵蚀现象及其危害早已为人们所注意，成为水土保持与生态治理研究的热点领域和前沿科学问题，是黄河国家战略实施的迫切科技需求。.因此，将水力-风力-冻融作为一个完整的动力耦合系统，揭示砒砂岩区水力、风力、冻融交替侵蚀作用机理，建立系统的多动力复合侵蚀与侵蚀产沙耦合关系辨识方法，突破复合侵蚀模拟理论与技术，推动复合侵蚀研究由定性向定量、由过程向机理方向的发展，是十分迫切和必要的。为此，本项目综合运用土壤侵蚀学、泥沙运动力学、自然地理、生态学等多学科理论，针对该区水力、风力、冻融交替作用的机理问题，以多动力交替的季节性分异规律为研究主线，采用野外原位坡面多动力拆解试验与室内人工降雨-风洞-冻融循环实体模型试验相结合的方法，综合运用三维激光地形扫描、ArcGIS空间分析等多技术手段，融合灰色系统、信息熵等理论，重点研究砒砂岩区水力-风力-冻融交替侵蚀过程特征，定量分析多动力交替驱动的叠加效应，厘定水蚀、风蚀、冻融侵蚀贡献率，探明坡面侵蚀过程对动力交替作用的响应机理，构建多动力交替作用-坡面侵蚀的定量响应关系，为深化认识砒砂岩区高强度侵蚀的形成机理、破解砒砂岩区生态退化的侵蚀动力机制提供理论基础，为砒砂岩区生态恢复及黄河粗泥沙治理提供科学依据。