青海湖湖东地区广泛分布着风成沉积物,区域内典型风成沉积剖面的年代数据和环境代用指标准确记录了区域古环境变化。沉积物粒度端元分析方法能够将复杂的粒度数据分离出多个具有特定指示意义的粒度端元组分,广泛应用于古环境的重建研究。基于多次野外综合考察,选取青海湖湖东沙地厚度为500 cm的全新世典型风成砂-古土壤剖面,采用粒度端元分析方法对粒度数据进行分离,筛选出3个代表不同沉积动力特征的端元组分。通过分析各端元的粒度分布特征,并结合色度、磁化率和有机质指标进行对比分析发现,端元1与区域暖湿气候条件下的风化成壤作用有关,可以间接指示区域的水分条件;端元2和端元3代表了近地面风力的强弱,共同指示区域风沙活动的强弱。结合剖面年代和其他代用指标以及已有研究结果,可将研究区全新世以来的气候变化大致分为4个阶段:9.5 ka B.P.以前,气候整体以冷干为主;9.5~3.5 ka B.P.,气候温暖湿润,成壤作用明显增强;3.5~1.5 ka B.P.,气候经历暖湿-冷干的转变;1.5 ka B.P.以来,气候总体冷干。
水沙模型是计算和评估水土流失和泥沙侵蚀的重要工具。黄土高原是我国土壤侵蚀最严重的地区之一,针对黄土高原地区水沙特点,耦合降雨径流模块、土壤侵蚀模块和泥沙输移模块,构建了基于物理机制的水沙模型,其中降雨径流模块采用水箱模型,土壤侵蚀模块包括降雨溅蚀、梁峁坡侵蚀、沟谷坡侵蚀、沟道侵蚀,泥沙输移模块采用泥沙平衡方程与蓄泄方程联合方法。以黄河支流无定河的西南部黄土丘陵沟壑区岔巴沟流域作为典型代表进行水沙模拟,并将模拟结果与MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation)模型进行对比,探究不同的水沙模型对于模拟结果的影响。模拟结果表明:(1)构建的水沙模型详细考虑黄土高原侵蚀过程特点,物理机制更明确,侵蚀计算更加全面。(2)构建的水沙模型具有更高的精度和可靠性,优于基于经验公式MUSLE模型,其模型平均纳什效率系数NSE为0.722,平均沙量相对误差绝对值为21.3%;基于MUSLE的模型平均NSE为0.576,平均沙量相对误差绝对值为32.8%。该研究成果为黄土高原地区泥沙侵蚀过程研究和水沙防治提供一定的科学依据。
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