元謀干熱河谷水涮窩的發(fā)育特征及形成條件

曹帆 周琳 徐建 舒成強 任光前

摘 要：元謀干熱河谷區(qū)域水涮窩地貌，是潛蝕地貌類型的主要組成部分，是具有重要的研究價值的地貌類型?；谠\沙地村實測水涮窩相關的數據，水涮窩的發(fā)育可分為萌芽期、青年期、老年期、殘夷期4個階段。該文分析研究元謀水涮窩的不同階段的發(fā)育特征，簡單闡述了促使水涮窩地貌形成的條件。

關鍵詞：元謀；水涮窩；發(fā)育；地貌

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）08-95-04

Abstract：Yuanmou dry-hot valley area washing hole landscape，is a major component of subsurface erosion landforms，landforms are of great research value. Based on actual washing hole Yuanmou sandy village data，the development of washing hole can be divided into four stages of infancy，adolescence，old age，and disability period. This paper analyzed the developmental characteristics of the different stages of Yuanmou washing hole and briefly discussed the conditions of prompting washing hole landforms.

Key words：Yuanmou；Washing Hole；Development；Landforms

元謀干熱河谷潛蝕地貌是在干燥少雨的氣候條件下，受季節(jié)性水流的淋蝕，沖刷而形成的特殊的土壤潛蝕地貌。潛蝕地貌是干旱和半干旱地區(qū)常見的地貌單元[1]，潛蝕在19世紀就引起了學者的關注[2]。研究發(fā)現水涮窩與溝蝕具有一定相關聯系，它能促進溝蝕的發(fā)展，是引起水土流失和地質災害的一種特殊的潛蝕地貌[3]。在中國的黃土高原溝壑地區(qū)[4]、西南干熱河谷強侵蝕區(qū)[3]、美國中西部和歐洲西部等干旱半干旱區(qū)[1]，潛蝕地貌有較為明顯的發(fā)育。近年來，很多學者加強了對元謀干熱河谷區(qū)域的研究，從元謀地質[5]、土壤性質[6]、沖溝侵蝕機制[7]以及地形地貌[8]等方面對引起水土流失的原因進行了分析研究，取得了顯著的成果。

1 研究區(qū)域概況

元謀干熱河谷位于云南省北部，地理位置為25°23′～26°06′N，101°35′～102°06′E（圖1），地勢東高西低，北部和東南部都有高山聳立，只有西部是低矮的山梁，盆地地勢低洼，海拔約960～1 400m。年平均氣溫21.9℃，年降水量642.9mm，龍川江由南向北貫穿盆地注入金沙江。該區(qū)域地質構造屬于川滇南北構造中段，是晚新生代青藏高原與云南高原隆起過程形成的眾多斷陷盆地之一。盆地內植被種類多樣，但低海拔地區(qū)的植被以稀疏灌草木叢等亞熱帶植被為主，如酸角樹、扭黃茅、金合歡、密油枝等。元謀盆地地形低凹，水土流失較為嚴重，流失面積達1 080.79km2，占全縣總面積的59.9%，嚴重阻礙了當地區(qū)的社會經濟發(fā)展。

2 水涮窩的發(fā)育特征

對于元謀干熱河谷水涮窩的發(fā)育特征，主要是對水涮窩在整片區(qū)域的分布情況、發(fā)育階段特征和形態(tài)特征等方面分析研究。

2.1 水涮窩的分布 水涮窩作為元謀干熱河谷區(qū)域一種特殊的潛蝕地貌類型[3]，在黃土高原區(qū)域水涮窩發(fā)育突出，是在流水侵蝕作用下土體擴張向坡面或者溝壁凹形洞穴，在橫向侵蝕的平面分布特征上大多呈直立形凹槽[9]。其發(fā)育主要受地質構造以及土體內部的節(jié)理、植被根系的生長、局部微地形的影響，多發(fā)育在陡直崖壁上方、小支沖溝的溝頭或坡面植被的根系下方，很多時候成并排分布，或者是在微地形和水流的影響下沿著小沖溝成連串的向下分布（如圖2）。

2.2 階段劃分與形態(tài)特征 基于對元謀干熱河谷沙地村水涮窩的實地考察和測量，將水涮窩的發(fā)育劃分為萌芽期、青年期、老年期、殘夷期4個階段。從豎井的剖面形態(tài)來看，在不同發(fā)育階段具有顯著的差異（圖3）。在其發(fā)育的過程中，萌芽階段的水涮窩是一個比較平緩的微凹，水流主要通過在坡面下滲緩流入沖溝（圖3-A）。隨著匯水時間越長，日積月累之下坡面凹口逐漸的擴大，水涮窩發(fā)育到青年階段（圖3-B）。另外，水流促使和加速了無植被根系生長的內側懸空面的形成，懸空面崩塌后，水涮窩內側后退，內腔進一步擴大。隨著水涮窩內腔的擴大和更多水流的匯入，內部又形逐漸成新的小半圓形水涮窩，標志水涮窩發(fā)育進入老年階段（圖3-C）。水涮窩上方在雨水侵蝕和重力崩塌等多種因素的影響下進而完全坍塌，此時水涮窩發(fā)育至殘夷階段（圖3-D）。

3 水涮窩的形成條件

元謀水涮窩是在特定的土壤地質組合、構造、氣候、水文條件及生態(tài)環(huán)境等多種因素聯合作用下形成的。

3.1 地質構造以及水文氣候條件 元謀盆地位于昆明西北金沙江南岸，盆地在構造上處于川滇南北構造帶中段，盆地的發(fā)育和形成主要受到川滇南北構造帶中磨盤山綠葉江斷裂控制，和來自北偏東及東西方向的斷層控制，造成元謀盆地區(qū)域內地層構造節(jié)理發(fā)育。隨著流水的長期侵蝕，節(jié)理發(fā)育擴大形成較大的裂隙，地表流水對土壤中節(jié)理、裂隙進行集中入滲和選擇性侵蝕直接導致了水涮窩的形成。元謀盆地為南亞熱帶氣候，雨季主要受來自印度洋西南季風的控制，旱季受熱帶大陸氣團控制，盆地年平均氣溫為21.9℃，最高氣溫為42℃，最低氣溫-1℃。年平均降雨量為613.8mm，降雨量90%集中在6～10月。降水季節(jié)的分配不均，也使得區(qū)域內地表流水季節(jié)差異較大，形成多條沖溝，促使了水涮窩的發(fā)育。

3.2 土體組成物 元謀地區(qū)常見的土壤類型主要是燥紅土、變性土、古紅土，這3類土壤都以砂粒為主，黏土質、顆粒物較少。這樣的粒徑物質組成，土壤在干燥時比較堅硬，遇水浸泡時容易崩解，因此元謀盆地土壤有較強的濕陷性，其中以變性土最為典型如表1。以砂粒和粉砂粒為主的表層土壤形成了膠結性極好的風化殼，其抗蝕性較強，下層的土體較松軟，易侵蝕，從而形成水涮窩并產生重力崩塌。

3.3 地形地貌 地形是影響水涮窩發(fā)育的一個重要條件，水涮窩發(fā)育的地方坡度一般不高于10°，盆地內的水涮窩發(fā)育位置都集中在沖溝的溝頭和中底部，受局部微地形的影響在空間上具有選擇性。水涮窩發(fā)育的長軸方向是判斷水涮窩后退方向和沖溝側蝕方向的重要指標，一般情況下，發(fā)育的方向與水流方向有著良好的對應關系，通常受局部的微地形影響較大。沙地村獨特的地形條件使這些區(qū)域流水侵蝕不像溝谷侵蝕那樣強烈，由于地形平緩，水流流速一般較小，致使水流能沿溝坡和崖壁侵蝕，從而形成水涮窩。

3.4 植被 元謀盆地常見的植被有攀枝花、西果樹、酸角樹、劍麻等。近年來由于生態(tài)恢復和經濟的發(fā)展，人為的種植了不少植被，如桐油樹、銀合歡、青棗樹等。植物根系的影響主要體現在積水下滲，阻擋水流速度的同時也加重根系周圍的土壤承受力度，使植物根系的固土作用下降。根系的下部地層容易被下滲的水分掏空，從而形成水涮窩和陷穴，如圖4所示。由于生態(tài)條件惡劣在一些灌木枯死的地方，根系慢慢腐爛，失去原有的固土作用同時還會加重水土流失形成新的侵蝕洞穴等。

4 結論

元謀干熱河谷特殊的土壤性質和氣候條件使該區(qū)潛蝕地貌廣泛發(fā)育，水涮窩的空間發(fā)育明顯受構造、土體性質、地形和植被等因素控制。沙地水涮窩地表膠結性較好的土壤以砂粒和粉砂粒為主，下層膠結性較差的土壤以粉砂粒和黏粒為主，由于其土體中本身存在節(jié)理以及植物根系楔入使土體形成裂隙，這就為水涮窩的發(fā)育提供了必要條件。植物的種植排列方向和局部微地形直接改變了水流方向，從而間接影響了水涮窩的發(fā)育和分布特征。

本文結合野外實地測量，描述水涮窩各個發(fā)育階段的演化特征，水涮窩的發(fā)育分為萌芽期、青年期、老年期、殘夷期4個階段。萌芽階段的標志是水流通過植物根系和節(jié)理對土體坡面侵蝕，形成一個緩形凹槽；青年階段的標志水涮窩的凹糟向內擴大；老年階段的標志是水涮窩內側加速侵蝕，內側出現新的小半圓形凹槽；殘夷階段的標志是外側上部的完全崩塌，形態(tài)轉變成劣弧形。水涮窩的發(fā)育是一個循環(huán)往復的過程，從萌芽階段到殘夷階段再到萌芽階段，在強潛蝕地區(qū)對水土流失來說這種循環(huán)是一種惡性的過程最終持續(xù)到緩坡被侵蝕殆盡。本次研究選取了元謀干熱河谷強侵蝕區(qū)水涮窩發(fā)育最為明顯的沙地村作為研究對象，對相同的土壤性質、降水條件以及人類活動影響是定義水涮窩的各個階段的一個基準，從整體上把握水涮窩發(fā)展演化的過程對干熱河谷潛蝕地貌的研究具有重要意義。

參考文獻

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（責編：張宏民）