金沙江干热河谷冲沟溯源侵蚀机理研究

干旱半干旱气候条件下的近代堆（沉）积物中沟蚀十分发育，这些地区沟蚀研究是土壤侵蚀研究非常重要的部分，也是难度较大的研究内容。沟蚀发育机理是侵蚀基础研究的难点和前沿问题，其中溯源侵蚀是沟蚀研究的核心内容。金沙江下游是长江侵蚀产沙最强烈、泥沙来源最集中地区，泥沙主要来自沟蚀，其泥沙控制的关键是沟蚀控制。然而，以往对沟蚀认识的不足及技术条件的限制，目前对该区域沟蚀的研究多为现象的分析，缺乏沟蚀机理的探讨。本项目利用现有调查、定位观测资料，定量分析各影响因子对冲沟溯源侵蚀的作用并确定其主导因素，在此基础上，以沟蚀的物质基础和降雨条件为核心，通过降雨试验，分析降雨对土体结构特性和对入渗能力及径流路径的作用机制，结合土体冲刷和崩解试验，研究水动力条件下土体软化及被掏蚀、冲刷等溯源侵蚀的机制，进而探讨关键因子对溯源侵蚀的作用机理，为金沙江冲沟侵蚀泥沙效应的定量研究和泥沙产输控制技术提供理论基础。

金沙江下游是长江侵蚀产沙最强烈、泥沙来源最集中地区，泥沙主要来自沟蚀，其泥沙控制的关键是沟蚀控制。然而，以往对沟蚀认识的不足及技术条件的限制，目前对该区域沟蚀的研究多为现象的分析，缺乏沟蚀机理的探讨。本项目利用调查、采样分析，定位观测资料、模拟试验等，对冲沟侵蚀的产沙因子进行了定量分析，探讨了沟头土体在水动力作用下的掏蚀崩塌过程及其形态变化，土体特性及水流特性对掏蚀的影响，并在机理研究的基础上对沟头崩塌进行了预测分析。.元谋组地层具有明显的层次性，由砂层向上逐渐演化成粘土层，不同土层土体抗剪、抗拉力学特性存在明显差异，土体垂直节理发育、表层土壤粘粒含量高而裂隙发育的特征。频繁的干湿交替，巨大的温差变化，对胀缩性较强的变性土来说，在旱季表层易形成裂缝，雨季水分浸润土体，土体吸水迅速膨胀，土体的自身重力加大，凝聚力降低，孔隙水压力增加，有利于土体坠落和剥落的发生；表层燥红土土体紧实，无胀缩性，土体开裂较少，在雨季开始时，降雨入渗较慢，只有少量降雨渗到土体内部，大部分降雨会产流流走，在有一定坡度的坡面，少量降雨就能产生一定径流，特别是凹形坡，坡面漫流会被集中成小股径流，对沟头土体造成冲刷，形成凹洞，出现小的临空面，有利于沟头土体的坠落。.沟头表层径流对下层砂土层的冲掏引起沟头土体坠落崩塌的发生。每次冲刷试验过后，沟头淘洞形态具有相似变化的特征。流量越大，形成的跌水流所占总流量的比重就越大；壁面流的掏蚀作用要大于跌水流。壁面流占总流量比重随雷诺数和弗汝德数的增加呈指数函数降低，跌水流占总流量比重随雷诺数和弗汝德数的增加分别呈对数函数和幂函数增加。淘洞的发育使上层粘性土呈悬空状态，当掏蚀达到临界深度时，悬挂土体发生崩塌。悬挂土体存在拉张裂缝时，裂缝的发育加速了坠落崩塌的发生。根据崩塌时崩塌体的形态特征，建立的两层崩塌土体的稳定性分析模型，运用该模型能够较好的预测沟头的坠落崩塌。