雅江县恶古乡林火对火烧迹地土壤结构及水理性质影响研究

摘要

四川省作为全国森林火灾的频发区，常常在火灾后引发一系列次生地质灾害，火后泥石流就是其中的一种。火后泥石流作为泥石流灾害中的一种特殊类别，它有着独特的启动机理与成灾效应。本文以四川省雅江县恶古乡火烧迹地为研究对象，对火烧迹地进行火烈度区域划分，同时对火烧迹地内汗斗沟火后泥石流发育特征进行分析，最终通过对火烧迹地中土壤的地质结构及水理物理等性质进行试验研究以揭示相关变化特征。主要成果如下：　　(1)对雅江县恶古乡火后泥石流沟道发育的地质背景进行了调查。从林火、地形、沟道、物源等方面对火后泥石流的形成条件进行分析，对火后泥石流活动、冲淤、堆积等发育特征进行了总结，分析与常规泥石流暴发时的异同点。　　(2)总结了火烧迹地判别标准及研究区火烧迹地内各火烈度区域特征，对恶古乡火烧迹地土壤的物理力学特征开展试验分析。试验表明随着火烈度的增加，土壤的天然密度降低，颗粒密度减小，孔隙度减小，含水率降低，土壤中粘粒及砂粒成分增加，粉粒含量下降，粘聚力降低，内摩擦角值略微增大，整体抗剪强度呈轻微降低趋势。所有指标的影响程度均随着土壤深度的增加而逐渐减缓。　　(3)四川地区内森林可燃物负荷物密度远高出国内平均值，属于极易发生森林火灾地区。同时根据研究区火烧迹地调查发现，经过林火燃烧后的土壤地层结构发生改变，基岩上方的土壤结构经过燃烧后由原来的枯枝落叶层和腐殖质层改变为灰烬层和烘焙层，同时根据野外实地勘测查明恶古乡火烧迹地的烘焙层厚度在1-3.5cm不等。　　(4)林火燃烧后土壤的物理、水理性质也发生改变。试验表明，恶古乡火烧迹地大部分的土壤经过火烧后会形成“斥水层”，同时通过WDPT试验测得试验区土壤斥水性能与火烈度呈正相关关系，通过圆盘入渗试验测得试验区土壤入渗速率与火烈度呈负相关关系，影响程度均随着深度增加而减缓，试验区内的土壤在-3cm处无论是否经过火烧斥水状况基本相同。　　(5)斥水性是土壤中极其特殊的一种性质，分析表明，恶古乡火烧迹地中土壤渗透系数及含水率是影响斥水性最主要的两个因素，同时通过室内模拟降雨测得具有强斥水性土壤的溅蚀能力明显增强，严重影响坡面径流，增强土壤侵蚀程度，是火烧迹地首次降雨后暴发泥石流的重要控制因素。

目录

声明

第一章 绪论

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2.1 林火研究现状

1.2.2 火后泥石流研究现状

1.2.3 林火对土壤结构性质的研究现状

1.2.4 林火对土壤水理性质的研究现状

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 主要研究方法

1.4研究思路

第二章 研究区地质环境条件

2.1.1 地理位置

2.1.2 气象水文

2.2 地形地貌

2.3 地层岩性

2.4 地质构造与地震

2.5 人类活动

2.6.1 土壤条件

2.6.2 植被条件

第三章 火烧迹地内火后泥石流发育特征

3.1火烈度判别标准

3.2 火后泥石流基本概况

3.3 火后泥石流形成条件

3.3.1 林火条件

3.3.2 地形条件

3.3.3 沟道条件

3.3.4 物源条件

3.3.5 水源条件

3.4.1 清水区冲淤特征

3.4.2 形成流通区发育特征

3.4.3 堆积区冲淤特征

3.5 本章小结

第四章 林火对土壤结构性质的影响

4.1 火烧迹地土壤层结构变化特征

4.1.1 土壤天然密度变化特征

4.1.2 土壤颗粒密度变化特征

4.1.3 土壤含水率变化特征

4.1.4 土壤干密度变化特征

4.1.5 土壤孔隙度变化特征

4.1.6 土体抗剪强度变化特征

4.1.7 土体颗粒级配变化特征

4.2 火烧迹地土壤烘焙层变化特征

4.3 本章小结

第五章 林火对土壤水理性质的影响

5.1 不同火烈度区域土壤斥水性变化特征

5.1.1试验原理及方法

5.1.2 试验结论

5.2 不同火烈度区域土壤渗透速率变化特征

5.2.1 试验原理及方法

5.2.2 试验结论

5.3 基于皮尔逊相关系数分析火烧迹地土壤斥水性影响因素

5.4 本章小结

第六章 火烧迹地土壤性质与火后泥石流启动机理

6.1 火烧迹地土壤层结构劣化效应

6.2 斥水性对土壤结构影响作用

6.3.1 模拟降雨对不同斥水能力土壤的性质改变

6.3.2 斥水特性与火后泥石流的诱发机理

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致 谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果