黃土高原溝壑丘陵區(qū)溝道侵蝕與洞穴侵蝕特征

劉 林, 李金峰, 王小平

(1.山西省水土保持科學(xué)研究所, 山西 太原 030045; 2.山西省水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山西 太原 030045)

黃土高原溝壑丘陵區(qū)溝道侵蝕與洞穴侵蝕特征

劉 林1, 李金峰1, 王小平2

(1.山西省水土保持科學(xué)研究所, 山西 太原 030045; 2.山西省水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山西 太原 030045)

摘要：[目的] 通過對(duì)黃土高原溝壑丘陵區(qū)內(nèi)的溝道侵蝕和洞穴侵蝕進(jìn)行特征分析，為該地區(qū)開展水土保持工作提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。[方法] 以王家溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過資料收集、衛(wèi)星影像識(shí)別和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方法對(duì)流域內(nèi)溝道侵蝕和洞穴侵蝕狀況進(jìn)行分析。[結(jié)果] (1) 流域內(nèi)共分布718條溝道和948個(gè)洞穴。(2) 根據(jù)空間位置和地形特點(diǎn)將所有溝道分為沖溝、切溝、干溝、河溝。這4類溝道由于受土壤巖性組成、坡度及人為活動(dòng)等因素影響，空間分布存在巨大差異。(3) 43%的洞穴分布在沖溝中，51%分布在切溝中，6%分布在干溝中。河溝中沒有洞穴存在。沖溝和切溝是洞穴形成和發(fā)育的主要區(qū)域。(4) 洞穴溝道的溝長(zhǎng)、面積、切深、產(chǎn)流及產(chǎn)沙量都明顯大于非洞穴溝道。[結(jié)論] 在黃土高原丘陵溝壑區(qū)，洞穴侵蝕是土壤侵蝕的重要組成部分，并對(duì)溝道的發(fā)育和擴(kuò)展起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：溝道侵蝕； 洞穴侵蝕； 王家溝流域； 黃土高原溝壑丘陵區(qū)

中國黃土高原北部是世界上土壤侵蝕最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，年均侵蝕量達(dá)到了1.50×104t/km2以上[1]。嚴(yán)重的土壤流失不僅使該地區(qū)土地性質(zhì)惡化，耕地面積不斷減少，而且大量黃土的淤積造成了水庫庫容不斷減小，河道堵塞，河床升高等惡性效應(yīng)，使周邊上百萬人口的性命和財(cái)產(chǎn)處于被洪水淹沒的危險(xiǎn)中[2-4]。開展黃土高原土壤侵蝕機(jī)理的研究對(duì)解決該地區(qū)土壤侵蝕問題具有積極意義。近些年，關(guān)于土壤侵蝕過程及土壤侵蝕影響因子的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但研究區(qū)多集中于室內(nèi)外坡面試驗(yàn)研究[5-7]。作為黃土高原結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中重要組成部分——溝道，由于其種類繁多、地形復(fù)雜、難于調(diào)查等條件的制約，國內(nèi)學(xué)者對(duì)其土壤侵蝕過程和特征研究較少。國外學(xué)者[8-11]普遍認(rèn)為溝道侵蝕是土地退化、土壤流失和沉積的重要過程，對(duì)當(dāng)?shù)氐乩砗退沫h(huán)境具有重要的影響。并且溝道侵蝕被認(rèn)為與洞穴侵蝕之間存在緊密聯(lián)系[12-14]，但目前世界范圍內(nèi)對(duì)于兩者之間的相互關(guān)系尚無深入研究。鑒于此，本研究以GIS技術(shù)、遙感解譯技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查為手段，以連續(xù)11 a觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)黃土丘陵溝壑區(qū)王家溝流域的溝道侵蝕和洞穴侵蝕特征進(jìn)行分析，并討論兩者之間的相互關(guān)系，旨在為黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

選定山西省呂梁市王家溝流域作為研究區(qū)。選擇該流域主要有3方面的原因： (1) 該流域是典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，非常具有代表性； (2) 該流域從1955年起就被山西省水土保持科學(xué)研究所選為試驗(yàn)流域，幾十年期間收集了非常豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。例如土壤性質(zhì)、土地利用情況、產(chǎn)流產(chǎn)沙量等，對(duì)本次研究具有重要的價(jià)值； (3) 2002—2013年對(duì)該流域內(nèi)約為0.203 km2內(nèi)的洞穴侵蝕進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)地調(diào)查研究。

王家溝流域(37°32′—37°34′N，111°08′—111°11′E)面積為9.1 km2，是黃河一級(jí)河流三川河的一條支溝。該流域?qū)儆诎敫珊荡箨懶詺夂?，降雨集中?—9月，年均降雨量為500 mm，汛期降雨量占年均降雨量的70%以上。流域內(nèi)高程范圍為946～1 287 m。地貌類型為典型的黃土丘陵溝壑地貌，地形破碎，溝壑縱橫。土壤類型以馬蘭黃土、離石黃土為主，土質(zhì)疏松，抗蝕抗沖性差，土壤侵蝕劇烈，水土流失嚴(yán)重。土地利用以耕地、休閑地、荒草地、果園、林地和灌木地等為主[15-16]。

1.2　研究方法

以過去11 a的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合衛(wèi)星影像和實(shí)地調(diào)查等方法進(jìn)行信息收集和提取，最終利用ArcGIS，Erdas，SPSS等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

選用的數(shù)據(jù)源包括：1989，2002，2009及2011年4期World View衛(wèi)星影像，分辨率為0.5 m。在1∶10 000比例尺下對(duì)流域內(nèi)溝道分布和土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行識(shí)別。實(shí)地調(diào)查包括2002—2013年對(duì)流域內(nèi)溝道的不定期勘測(cè)。通過實(shí)地調(diào)查對(duì)衛(wèi)星影像解譯的溝道分布情況和土地利用情況進(jìn)行校正，并記錄各個(gè)洞穴位置。

本研究實(shí)地調(diào)查工作主要包括： (1) 洞穴特征調(diào)查。主要調(diào)查王家溝流域內(nèi)洞穴的數(shù)量、空間分布位置、洞穴入口的直徑和深度、洞穴的走向及延伸長(zhǎng)度等。(2) 溝道特征調(diào)查。主要調(diào)查王家溝流域內(nèi)各類溝道的數(shù)量、長(zhǎng)度、最大寬度、面積、溝道中洞穴數(shù)量及空間分布位置等。(3) 洞穴侵蝕對(duì)溝道發(fā)育的影響。主要調(diào)查王家溝流域內(nèi)洞穴溝道與非洞穴溝道的長(zhǎng)度、深度、坡度、流域面積等。

2結(jié)果與分析

2.1　溝道分類和發(fā)育特征

在1∶10 000的比例尺下，對(duì)衛(wèi)星影像中長(zhǎng)度大于10 m的溝道進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在王家溝流域內(nèi)符合條件的溝道共有718條。根據(jù)這些溝道的地形特征、形成條件以及空間分布格局，可將所有溝道分為沖溝、切溝、干溝和河溝4類。分析結(jié)果表明，王家溝流域內(nèi)共有沖溝109條，切溝286條，干溝302條以及河溝21條。4類溝道中，沖溝通常位于流域上游，橫斷面一般呈V字形，谷坡受水力、重力侵蝕嚴(yán)重；切溝是4類溝道中規(guī)模相對(duì)最小的一類溝，多分布于流域的中下游，橫剖面呈V字形，且溝谷特征完整；干溝是該流域內(nèi)分布最多的一類溝道，通常是承襲古代溝道發(fā)育的，多分布于大型河溝兩側(cè)陡峭谷坡處，剖面以U形居多，水力與重力侵蝕活動(dòng)不如沖溝、切溝活躍，坡麓處多有侵蝕活動(dòng)的堆積物；河溝是流域的“脊柱”，也是承襲古代溝道發(fā)育的，溝頭位置多位于兩條或兩條以上沖溝結(jié)合處，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間緩慢的地貌侵蝕發(fā)育而成，橫剖面多呈U形，兩側(cè)谷坡已較穩(wěn)定。

從每類溝道中，隨機(jī)選擇21條進(jìn)行溝道特征研究。由表1可以看出，河溝的長(zhǎng)度、深度、切深都是4類溝道中最大的，其平均值分別為1 078.9，189.3和74.8 m。相反切溝是最小的，該數(shù)據(jù)直接反映出溝道發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)短。切溝的溝底比降最大，為69.6%；沖溝的平均坡度最大，為42.3°。在可以統(tǒng)計(jì)的3類溝道中，干溝具有最大的平均溝道面積(1 628 m2)。

為了更好地研究該流域內(nèi)溝道發(fā)育特點(diǎn)，對(duì)4種不同類型溝道的地形因子進(jìn)行相關(guān)性分析(表2)。從表2中可以看出，沖溝、切溝和干溝的平均溝頭坡度分別與其溝道面積呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。結(jié)合表1發(fā)現(xiàn)切溝具有最大的溝頭坡度(38.2°)，溝道面積卻最小，只有926 m2；而干溝的溝頭坡度最小，為15.6°，面積卻比切溝要大得多，為1 628 m2。該結(jié)果與蒙哥馬利等[17-18]的研究結(jié)論非常一致。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是溝頭坡度大，造成溝道初期水力侵蝕嚴(yán)重，使溝谷兩側(cè)坡面陡峭，隨著時(shí)間推移，由于黃土層的不穩(wěn)定性，在重力侵蝕作用下大量侵蝕物質(zhì)就會(huì)堆積到溝道底部，造成溝道斷面狹窄，面積減少。這一結(jié)果也有助于解釋在4類溝道的結(jié)合處往往存在斷面狹小的溝道現(xiàn)象。另外值得注意的是，沖溝、切溝的溝長(zhǎng)與溝深分別呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，在p<0.01水平下，相關(guān)系數(shù)R分別為0.82和0.91，而干溝(p<0.01，R=0.074)和河溝(p<0.01，R=0.03)則無此相關(guān)性。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)干溝通常在整個(gè)溝谷坡上發(fā)育，所以它的長(zhǎng)度主要由谷坡長(zhǎng)度決定，受坡度(R=-0.08)、溝底比降(R=-0.21)等地形因子影響較小。河溝則是因?yàn)檎麄€(gè)溝道發(fā)育緩慢，而且有較多沉積物淤積，使得相關(guān)性不明顯。

表1　王家溝溝道地形、地貌特征

注：L為溝道長(zhǎng)度(m)；W為溝道寬度(m)；D為溝道深度(m)；G為溝道縱比降(%)；Sh為溝頭坡度(°)；S為溝道平均坡度(°)；A為溝道面積(m2)。下同。

表2　不同溝道各地形因子的皮爾遜相關(guān)系數(shù)

注：*指在0.1水平上相關(guān)性不顯著； **指在0.05水平上相關(guān)性較顯著； ***指在0.01水平上相關(guān)性非常顯著。

2.2　溝道空間分布特征

通過統(tǒng)計(jì)4類溝道在不同土地利用狀況下的分布情況(表3)可以發(fā)現(xiàn)沖溝、切溝發(fā)育特征相似，主要分布在草地、旱地、經(jīng)濟(jì)林和裸地這4種土地類型上；干溝在6類土地上分布相對(duì)均勻；河溝則主要在旱地上發(fā)育。

表3　不同土地利用類型上溝道分布情況

4類溝道在不同類型土地上分布的差異性主要是由于各類土地的土壤巖性和所處谷坡坡度造成的。王家溝流域內(nèi)的土壤巖性主要是由三趾馬紅土、離石黃土、馬蘭黃土及次生黃土組合而成。沖溝和切溝溝頭位置多分布于坡度大于30°處。該處土壤巖性組合多為疏松的馬蘭黃土、離石黃土及較厚的三趾馬紅土層。當(dāng)進(jìn)入雨季連續(xù)降雨時(shí)，由于該處坡度陡，徑流急，馬蘭黃土和離石黃土極易被水流沖刷，形成初級(jí)溝，并且大量的有機(jī)物質(zhì)會(huì)被黃土攜帶走，使該處土地較貧瘠，不利于林木生長(zhǎng)。該區(qū)土地利用類型主要以旱地、草地為主，更有利于初級(jí)溝壑繼續(xù)發(fā)育成為沖溝、切溝；干溝通常分布的坡度為15°~25°，多見于河溝兩側(cè)的谷坡處。該處土壤巖性組合方式在流域內(nèi)最為多見，其特點(diǎn)是上層覆蓋一定厚度的次生黃土，而馬蘭黃土、離石黃土和三趾馬紅土在次生黃土層以下依次垂直均勻分布。在雨季，表面徑流經(jīng)沖溝、切溝土壤緩沖，到達(dá)該處位置時(shí)水流侵蝕能力減弱，通常只會(huì)帶走部分表面的次生黃土和馬蘭黃土，因此土壤中仍保留一定量的有機(jī)物質(zhì)，適合植物生長(zhǎng)，因此林地、草地廣泛分布；河溝是流域內(nèi)面積最大的溝道，發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)，坡度最小(通常小于10°)。這類溝道內(nèi)的土壤巖性組合特點(diǎn)為表層的馬蘭黃土較薄，中下層的離石黃土和三趾馬紅土非常厚，通常超過了幾十米。該處土層一般處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在雨季受水力侵蝕較輕，且不斷有其他坡度的沖積物淤積，比較適合于各類草木生長(zhǎng)和發(fā)育。但由于近些年來人類活動(dòng)的干擾加劇，很多河溝土地被改造，例如修路、建廠、開墾等，使林草地面積減少，從而造成該溝道內(nèi)土地利用以旱地為主的現(xiàn)象。

2.3　洞穴的空間分布及發(fā)育特征

通過衛(wèi)星影像識(shí)別和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在王家溝流域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了948個(gè)洞穴口，其中672個(gè)洞穴分布在沖溝、切溝和干溝這3類溝道中，占總洞穴數(shù)的71%。沖溝中共有洞穴291個(gè)，占總數(shù)的43%；切溝中共有洞穴343個(gè)，占總數(shù)的51%；干溝共有洞穴2個(gè)，占總數(shù)的6%；在河溝中沒有發(fā)現(xiàn)洞穴口的存在。結(jié)果表明，沖溝、切溝是洞穴形成和發(fā)育的主要環(huán)境。這兩類溝道最主要的地形和地貌特征是具有較大坡度。為了更好地研究洞穴、溝道和坡度的相互關(guān)系，利用ArcGIS對(duì)洞穴和溝道在不同坡度上的分布情況進(jìn)行了疊合分析(圖1)。結(jié)果顯示王家溝流域內(nèi)洞穴在不同坡度上呈現(xiàn)“兩頭小，中間大”的正態(tài)分布現(xiàn)象，其中在20°~50°的坡度上，洞穴分布數(shù)量最大，占到了總數(shù)量的76.8%；而坡度低于20°或大于50°時(shí)所占比例分別為11.5%和11.7%；從總體趨勢(shì)看，不同坡度上洞穴數(shù)量與沖溝、切溝數(shù)量呈現(xiàn)正相關(guān)性，而與干溝、河溝相關(guān)性不明顯。洞穴在沖溝、切溝上的廣泛分布絕不是偶然現(xiàn)象，對(duì)這兩類溝道上的洞穴進(jìn)行剖面開挖，發(fā)現(xiàn)沖溝、切溝的地形、土壤巖性組成、土壤理化性質(zhì)以及土地利用等因子與洞穴形成和發(fā)育條件具有密切關(guān)系。首先，這兩類溝道都位于高坡度地形上，在暴雨季節(jié)容易造成強(qiáng)烈的水力侵蝕，強(qiáng)烈的水流在經(jīng)過某些重力侵蝕的土層斷裂處時(shí)，會(huì)形成小“瀑布”現(xiàn)象，不斷沖擊斷裂處正下方松散的堆積物，隨著時(shí)間推移就會(huì)形成初期洞穴。沖溝、切溝的土壤巖性組合特征是馬蘭黃土、離石黃土和三趾馬紅土垂直均勻分布，暴雨在造成部分馬蘭黃土和離石黃土流失的同時(shí)，更會(huì)對(duì)剩余土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行破壞。根據(jù)野外實(shí)測(cè)得知，離石黃土和馬蘭黃土的黏性剪切強(qiáng)度通常為90～140和40～50 kPa，三趾馬紅土一般都超過140 kPa。但在水力侵蝕作用后，離石黃土和馬蘭黃土的黏性剪切強(qiáng)度會(huì)下降到10～20 kPa，三趾馬紅土則低于30 kPa。土壤黏性剪切強(qiáng)度、滲透性、容積密度等理化性質(zhì)的下降會(huì)促進(jìn)初級(jí)洞穴進(jìn)一步發(fā)育和延伸。另外，在王家溝流域內(nèi)的所有土地類型中，位于沖溝、切溝內(nèi)的旱地和裸地最容易形成洞穴，這兩處的土地在雨季往往會(huì)產(chǎn)生大量的地面徑流。并且所處坡度大，梯田、坡耕地、道路等人為改造程度低，有利于洞穴的形成和發(fā)育。

圖1　王家溝流域洞穴和溝道在不同坡度數(shù)量分布

2.4　洞穴侵蝕對(duì)溝道發(fā)育的影響

為了研究洞穴侵蝕對(duì)溝道發(fā)育的影響，將包含1個(gè)或1個(gè)以上洞穴的溝道定義為洞穴溝。通過衛(wèi)星影像識(shí)別和實(shí)地調(diào)查，在王家溝流域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)洞穴溝道221條。從洞穴溝道和非洞穴溝道中各隨機(jī)選取100條進(jìn)行對(duì)比分析(圖2)。采用t檢驗(yàn)法對(duì)兩者的地形因子進(jìn)行差異性對(duì)比(表4)。結(jié)果顯示，洞穴溝道的地形因子與非洞穴溝道差異顯著。洞穴溝道的溝長(zhǎng)、切深及面積都明顯大于非洞穴溝道，表明洞穴溝道中的土壤侵蝕要比非洞穴溝道大的多。朱同新等[19]研究發(fā)現(xiàn)，王家溝流域內(nèi)洞穴溝道比非洞穴溝道的產(chǎn)沙量多出近57%，產(chǎn)流量比非洞穴溝道多49%。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)洞穴溝比非洞穴溝道土壤侵蝕強(qiáng)烈的原因主要包括： (1) 洞穴系統(tǒng)極其不穩(wěn)定，當(dāng)大量的地面徑流進(jìn)入洞穴對(duì)其進(jìn)行沖刷時(shí)，洞穴內(nèi)部、隧道頂部的土層會(huì)不斷坍塌，從而使洞穴內(nèi)大量土壤被水流沖刷而走； (2) 在雨季，由于洞穴溝道的坡度較大，引起大量的地表徑流，水流會(huì)不斷沖擊土層斷裂處下方的堆積物造成新洞穴系統(tǒng)的產(chǎn)生，或進(jìn)入已有的洞穴內(nèi)部擴(kuò)大隧道長(zhǎng)度和體積，從而造成流域產(chǎn)沙量增大。另外，從圖2中可以看出，洞穴的存在改變了溝道發(fā)育的適宜坡度和臨界坡度。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)非洞穴溝道發(fā)育的最佳坡度為18°~23°，而洞穴溝則提高到32°~37°；非洞穴溝道存在的臨界坡度為最小值3°和最大值82°，而洞穴溝道存在的臨界坡度為最小值8°和最大值67°。該結(jié)果與?？思{等[20-21]對(duì)西班牙東南地區(qū)溝道研究結(jié)果很相似(陡坡不易形成洞穴，洞穴系統(tǒng)會(huì)使其存在的溝道臨界坡度的最大值下降1°~15°)。

圖2　非洞穴溝道與洞穴溝道發(fā)育特征對(duì)比

表4　非洞穴溝道與洞穴溝道特征地形因子t檢驗(yàn)結(jié)果

3結(jié) 論

(1) 王家溝流域內(nèi)的溝道可以分為沖溝、切溝、干溝和河溝4類。其中干溝分布數(shù)量最多，河溝的長(zhǎng)度、寬度、切深及面積最大，沖溝的平均坡度最大，而切溝的溝底比降最大。通過對(duì)4類溝道地形因子進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)沖溝、切溝、干溝這3類溝道面積與溝頭平均坡度呈負(fù)相關(guān)性，即溝頭坡度越大，溝道面積越??；沖溝、切溝的溝長(zhǎng)與溝深分別呈正相關(guān)性，而干溝和河溝分別受谷坡長(zhǎng)度和泥沙淤積等因素影響，溝長(zhǎng)與溝深沒有明顯相關(guān)性。

(2) 在王家溝流域內(nèi)，土壤巖性主要由馬蘭黃土、離石黃土、三趾馬紅土及次生黃土組成，4類土壤在不同坡度上組合方式的差異性很大程度上決定了所屬區(qū)域的溝道存在類型和土地利用類型的空間分布，從而呈現(xiàn)出不同土地利用狀況下，各類溝道分布情況迥然不同的現(xiàn)象。值得注意的是，河溝所屬的區(qū)域受人為因素干擾較大，其發(fā)育具有特殊性。

(3) 王家溝流域內(nèi)洞穴主要分布在沖溝和切溝中，河溝中沒有發(fā)現(xiàn)洞穴口。洞穴在不同坡度上呈現(xiàn)“兩頭小，中間大”的正態(tài)分布現(xiàn)象，其中20°~50°的坡度上洞穴數(shù)量占到流域內(nèi)總洞穴數(shù)量的76.8%；流域內(nèi)洞穴的形成和發(fā)育不僅與地形因子有關(guān)，還與土壤巖性組成、土壤理化性質(zhì)及土地利用類型等因素有密切關(guān)系。

(4) 通過對(duì)洞穴溝道和非洞穴溝道進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)洞穴溝道的溝長(zhǎng)、切深及面積均遠(yuǎn)大于非洞穴溝道，并且洞穴溝流域的產(chǎn)流量比非洞穴溝流域多出近49%，產(chǎn)沙量多出近57%，這表明洞穴侵蝕是溝道侵蝕的主要組成部分，對(duì)于溝道的發(fā)育和擴(kuò)展起到至關(guān)重要的作用。另外，由于洞穴的存在改變了溝道發(fā)育的適宜坡度和臨界坡度。

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Features on Gully Erosion and Tunnel Erosion in Loess Hilly and Gully Region

LIU Lin1, LI Jinfeng1, WANG Xiaoping2

(1.ShanxiInstituteofSoilandWaterConservation,Taiyuan,Shanxi030045,China;

2.ShanxiProvincialKeyLaboratoryofSoil-waterConservationandEcologicalConstruction,Taiyuan,Shanxi030045,China)

Abstract：[Objective] In order to give effective data and decision supports for soil and water conservation work, this article ananlyzed the features of gully and tunnel erosion in the loess hilly and gully region of Northern China; [Methods] The present study was carried out in the Wangjiagou watershed and through historical materials, aerial photo interpretation and field investigations; [Results] (1) A total of 718 gullies and 948 tunnels are indentified in the study watershed. (2) On the basis of their location and topography, all the gullies are classfied into four types: headwater gully, hillside gully, valleyside gully and ephemeral river gully. Intricately affected by lithological composition, slope, human activities, etc, the four types gullies have significant variables in the spatial distribution. (3) Tunnels are associated with 43% of headwater gullies, 51% of hillside gullies, 6% of valleyside gullies and none of ephemeral river gullies. The headwater gullies and hillside gullies are the main area for development of tunnels.(4) The results show that statistically significant differences exist in gully length, area, cutting depth, runoff yield, and sediment yield of tunneled gullies are significantly greater than those of untunneled gullies; [Conclusion] The stuty suggest that soil erosion is dominnated by tunnel erosion, and gullies development is intricately affected by tunnel erosion in this area.

Keywords:gully erosion; tunnel erosion; Wangjiagou watershed; loess hilly and gully region

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)01-0014-06

中圖分類號(hào)：S157.1

收稿日期：2014-05-05修回日期：2014-05-27

資助項(xiàng)目：山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黃土高原丘陵溝壑區(qū)溝道和洞穴侵蝕機(jī)理與防治措施技術(shù)研究”(2013011036-1)

第一作者：劉林(1986—)，男(漢族)，山西省大同市人，碩士，助理工程師，主要從事土壤侵蝕機(jī)理及其防治技術(shù)方面的研究工作。E-mail：xoa414@163.com。