Page 119 - 2022年第53卷第1期

1000
水蚀/冻+水/冻+风+水
1000 900 冻-风-水
冻-水
900 800
冻-风-水 冻-水
800 164%
风蚀/冻融 产沙量/kg 700 127%
累积产沙量/kg 600 600 冻+水 冻-水叠加 冻+风+水 冻-风-水
700
叠加放大
放大效应
500
500
效应
400
400
300
200 300
100 200
0 100
0 10 20 30 40 50 60
0
降雨时间/min 冻水复合 冻风水复合
图 5 不同动力组合作用下砒砂岩坡面侵蚀产沙过程（其中“-”表 图 6 多动力交互作用下砒砂岩坡面复合侵
示过程的叠加，“+”表示过程的相加） 蚀叠加效应
小，且累积产沙量的增加过程较为平缓；“冻-水”和“冻-风-水”产沙过程较“冻+水/冻+风+水”过程增
加明显，且在降雨开始后的 14～42 min 累积产沙量剧烈增加，而此时正是坡面侵蚀形态发育的活跃
阶段，说明多动力交互作用下的复合侵蚀会导致砒砂岩坡面产沙的明显增加，尤其是对坡面侵蚀形
态发育活跃期的侵蚀产沙量影响显著。
从图 6 所示的多动力交互作用下砒砂岩坡面复合侵蚀叠加效应看，在“冻+水”作用下，砒砂岩坡
面产沙量约为 330 kg，“冻-水”复合作用下的产沙量约为 748 kg，“冻-水”叠加效应约放大到 127%；
在“冻+风+水”作用下，砒砂岩坡面产沙量约为 329 kg，“冻-风-水”复合作用下的产沙量约为 868 kg，
“冻-风-水”叠加效应放大至 164%。说明复合侵蚀作用存在着叠加放大效应，两相或三相作用力的交
互能使砒砂岩坡面的产沙量增加 1 倍以上，这也是砒砂岩区成为黄河粗泥沙来源核心区的重要原因之
一。此研究结果与李秋艳等 ［35］ 、颜明等 ［36］ 的有关研究结论是一致的，后者认为，在黄河中游多沙粗
沙区的产沙过程中，复合侵蚀扮演着重要的角色。

4 结论

（1）单一的冻融、风蚀作用并不会直接导致砒砂岩坡面产沙量明显增加，二者只有在水力、重力
等驱动因子的共同作用下才能使坡面泥沙被搬运、堆积，砒砂岩区的复合侵蚀主要表现为以水蚀过
程为主导的水力-风力-冻融交互侵蚀作用。（2）在砒砂岩坡面，风力产沙量甚微，其影响作用主要是
使砒砂岩表层结构发生破坏，形成风化层，为水力侵蚀提供更为充足的物质来源，砒砂岩体表面风
化层的存在是影响风蚀产沙的一个重要因素。（3）复合侵蚀不等于水力、风力、冻融单一动力侵蚀量
的简单线性叠加，其复合侵蚀作用存在着叠加放大效应，水力、风力、冻融等两相或三相作用力的
交互能使砒砂岩坡面的产沙量增加 1 倍以上，这种多动力的叠加尤其对坡面侵蚀形态发育活跃期的侵
蚀产沙量影响显著。（4）黄河流域砒砂岩区水蚀、风蚀、冻融侵蚀交替发生，多类侵蚀子过程共同构
成了复杂的土壤侵蚀过程，多动力交互作用下的复合侵蚀叠加放大效应是使其成为黄河粗泥沙来源
核心区的重要原因之一。

参 考 文 献：

［ 1 ］ 姚文艺，肖培青，王愿昌，等 . 砒砂岩区侵蚀治理技术研究进展［J］. 水利水电科技进展，2019，3（5）：
1-9，15 .
［ 2 ］ 张攀，姚文艺，刘国彬，等 . 砒砂岩区典型小流域复合侵蚀动力特征分析［J］. 水利学报，2019，50（11）：
1384-1391 .
［ 3 ］ 许炯心 . 黄河中游多沙粗沙区的风水两相侵蚀产沙过程［J］. 中国科学（D 辑），2000，30（5）：540-548 .

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