河西走廊明長城遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應研究.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，是對土遺址進行科學研究和有效保護的重要研究內(nèi)容。因此，通過對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、掏蝕區(qū)含鹽量的測試、集中式降雨過程陰陽坡溫度和含水量的實時監(jiān)測、各地多年風速和風向以及賦存環(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；并結(jié)合室內(nèi)實驗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)護的遺址土重塑試樣進行土體顆粒粒度分析、聲波測試及風洞模擬實驗，綜合分析鹽分類型與含量、干濕循環(huán)次數(shù)、攜沙風風速和吹蝕時間對土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應的影響，并證實土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應的存在；最后結(jié)合調(diào)查分析和實驗結(jié)果對其形成機理及形成過程進行了初步闡述，以期從整體上對西北地區(qū)明長城的保

3、護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)育程度進行定量計算提供了參考依據(jù)；（2）通過各區(qū)段遺址陰陽坡掏蝕區(qū)形態(tài)、鹽分、干濕條件及風場特征的調(diào)查、監(jiān)測與分析表明各影響因子在相同的時空尺度內(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）在遺址土鹽漬風蝕模擬實驗過程中，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)劣化和風蝕損耗作用越顯著，且Na2 SO4試樣的其作用要強于NaCl的試樣；（4）通過對土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)定性調(diào)查與分析和定量的實驗研究結(jié)果證實了干旱區(qū)土遺址陰陽坡掏蝕區(qū)差異效應的存在，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)，是因為陽坡易溶鹽含量、干濕條件和風場特征等因素對遺址掏蝕區(qū)土發(fā)生鹽漬劣化和風蝕損耗效應的影響要顯著優(yōu)于陰坡

5、；（5）試樣的縱波波速及不同風速下的風蝕速率與土體顆粒分維進行了相關(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，其抗風蝕能力也表現(xiàn)出不同的差異；（6）進一步結(jié)合遺址陰陽坡掏蝕區(qū)鹽分、溫度和含水量及風場的變化特征與理論分析