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　　金沙江干熱河谷是我國西南特殊的脆弱生態(tài)區，沖溝侵蝕是其突出的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。目前，國際土壤侵蝕學(xué)界關(guān)于沖溝溝頭的形成和發(fā)育過(guò)程會(huì )導致侵蝕泥沙顯著(zhù)增加、地形變破碎的研究較多，但針對活躍沖溝溝頭（切溝尺度）形態(tài)的時(shí)空變化過(guò)程，開(kāi)展定量模擬控制試驗研究還比較少。中科院成都山地所青年團隊蘇正安、熊東紅等以元謀干熱河谷溝蝕崩塌觀(guān)測研究站為平臺，深入開(kāi)展沖溝溝頭溯源侵蝕過(guò)程模擬研究并取得一定進(jìn)展。 

　　研究團隊選取西南干熱河谷代表區元謀縣一個(gè)典型的原態(tài)原位沖溝溝頭開(kāi)展土壤侵蝕速率和形態(tài)特征變化趨勢研究試驗。隨著(zhù)沖刷試驗的進(jìn)行，沖溝集水區發(fā)育形成淺溝，溝壁發(fā)生少量崩塌、溝床不斷下切。在30 ~120升/分鐘放水量的作用下，沖溝溝頭的溯源侵蝕速率為2.6~7.9 毫米/小時(shí)，并隨著(zhù)流量的增加而呈增加趨勢。在空間上，沖溝溝頭的土壤侵蝕量（占總侵蝕量的62~75%）和侵蝕速率均顯著(zhù)大于集水區。在時(shí)間上，溝床和集水區的土壤侵蝕速率呈由大變小、最終逐漸趨于穩定的趨勢，土壤侵蝕量、溝頭后退距離和下切深度則隨著(zhù)沖刷時(shí)間的增加而增加，但是沖溝溝頭的溯源侵蝕速率并沒(méi)有出現這種時(shí)間規律，這主要是由于溝頭隨著(zhù)沖刷試驗的進(jìn)行而出現崩塌并導致溯源侵蝕速率出現突變。 

　　試驗發(fā)現，沖溝溝頭和集水區的地形分形維數在時(shí)間上呈相似的變化趨勢，即從小變大，經(jīng)過(guò)90分鐘的放水沖刷試驗后又逐漸變小并最終趨于穩定。值得注意的是，盡管沖溝溝頭的崩塌會(huì )導致溯源侵蝕速率和徑流泥沙的突然增加，但分形維數卻仍逐漸趨于穩定，這表明沖溝溝頭發(fā)育到一定程度后，其幾何形態(tài)特征并不會(huì )發(fā)生顯著(zhù)變化。此外，盡管集水區與沖溝溝頭的土壤侵蝕速率和分形維數的絕對值差異顯著(zhù)，但由于集水區發(fā)育形成淺溝，其幾何形態(tài)（分形維數）與沖溝溝頭在時(shí)間上的變化趨勢比較一致。這表明從淺溝、切溝發(fā)育形成沖溝的整個(gè)侵蝕鏈形成中，其幾何形態(tài)特征均會(huì )呈相似變化趨勢：先破碎、然后逐漸變規則、最終趨于穩定。 

　　該研究得到了成都山地所青年團隊項目(SDSQB-2011-01)、院知識創(chuàng )新工程項目(KZCXZ-EW-QN317)、中科院西部之光項目（2011）和中國科學(xué)院院長(cháng)專(zhuān)項基金（2011）的支持，相關(guān)研究進(jìn)展和試驗結論發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Geomorphology上。 

　　原文鏈接 

元謀站原態(tài)原位觀(guān)測場(chǎng)

沖溝活躍區不同部位分形維數變化趨勢：(a)30 L/min; (b)60 L/min; (c)90 L/min; (d)120 L/min