河西走廊明長城遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)研究.pdf

1、掏蝕區(qū)的形成和發(fā)展是干旱區(qū)受環(huán)境因素控制最為典型和危害最為普遍的土遺址病害之一，對(duì)土遺址的整體穩(wěn)定性以及失穩(wěn)模式存在至關(guān)重要的影響，是對(duì)土遺址進(jìn)行科學(xué)研究和有效保護(hù)的重要研究內(nèi)容。因此，通過對(duì)甘肅河西走廊沿線各市縣12處典型區(qū)段明長城掏蝕區(qū)形態(tài)和掏蝕量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)、掏蝕區(qū)含鹽量的測(cè)試、集中式降雨過程陰陽坡溫度和含水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、各地多年風(fēng)速和風(fēng)向以及賦存環(huán)境特征的分析，發(fā)現(xiàn)遺址陰陽坡掏蝕區(qū)土鹽漬劣化與風(fēng)蝕損耗的發(fā)生條件和作用結(jié)果存在顯著差

2、異，因而提出了明長城遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)；并結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件下脫鹽后分別摻入不同含量NaCl和Na2 SO4并經(jīng)歷3、6、9、12次干濕循環(huán)養(yǎng)護(hù)的遺址土重塑試樣進(jìn)行土體顆粒粒度分析、聲波測(cè)試及風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)，綜合分析鹽分類型與含量、干濕循環(huán)次數(shù)、攜沙風(fēng)風(fēng)速和吹蝕時(shí)間對(duì)土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)的影響，并證實(shí)土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)的存在；最后結(jié)合調(diào)查分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)其形成機(jī)理及形成過程進(jìn)行了初步闡述，以期從整體上對(duì)西北地區(qū)明長城的保

3、護(hù)加固工作提供理論支撐。研究結(jié)果表明：（1）將明長城遺址陰陽坡掏蝕區(qū)空間形態(tài)簡(jiǎn)化成弓形柱體狀、長方體和半弓形柱體狀三種立體圖形，這為掏蝕病害發(fā)育程度進(jìn)行定量計(jì)算提供了參考依據(jù)；（2）通過各區(qū)段遺址陰陽坡掏蝕區(qū)形態(tài)、鹽分、干濕條件及風(fēng)場(chǎng)特征的調(diào)查、監(jiān)測(cè)與分析表明各影響因子在相同的時(shí)空尺度內(nèi)存在顯著差異，這為土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)的形成提供了前提條件，也是必不可少的主要影響因素；（3）在遺址土鹽漬風(fēng)蝕模擬實(shí)驗(yàn)過程中，不同含鹽類別與含鹽量

4、并經(jīng)歷不同期次的干濕循環(huán)養(yǎng)護(hù)后的試樣劣化和損耗的程度不一，含鹽量越大、循環(huán)次數(shù)越多則試樣結(jié)構(gòu)劣化和風(fēng)蝕損耗作用越顯著，且Na2 SO4試樣的其作用要強(qiáng)于NaCl的試樣；（4）通過對(duì)土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)定性調(diào)查與分析和定量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果證實(shí)了干旱區(qū)土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應(yīng)的存在，并表明遺址陽坡掏蝕區(qū)在形態(tài)和體積上要明顯大于陰坡掏蝕區(qū)，是因?yàn)殛柶乱兹茺}含量、干濕條件和風(fēng)場(chǎng)特征等因素對(duì)遺址掏蝕區(qū)土發(fā)生鹽漬劣化和風(fēng)蝕損耗效應(yīng)的影響要顯著優(yōu)于陰坡

5、；（5）試樣的縱波波速及不同風(fēng)速下的風(fēng)蝕速率與土體顆粒分維進(jìn)行了相關(guān)性分析表明三者之間均存在良好的相關(guān)關(guān)系，說明土體中含鹽量、干濕循環(huán)次數(shù)的增加影響了顆粒組成，其中粗粉粒含量增加，粘粒含量減小，分維值也相應(yīng)的減小反映了土體顆粒集中程度改變，顆粒粒度粗化，顆粒間的連結(jié)力弱化，土體組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而不同試樣所表現(xiàn)出的劣化程度各異，其抗風(fēng)蝕能力也表現(xiàn)出不同的差異；（6）進(jìn)一步結(jié)合遺址陰陽坡掏蝕區(qū)鹽分、溫度和含水量及風(fēng)場(chǎng)的變化特征與理論分析