淤地坝作为防治水土流失的重要工程措施,具有拦泥减沙效益的同时,坝内淤积物也赋含着大量的侵蚀产沙与环境信息,对于弄清泥沙来源、揭示黄土高原地区侵蚀产沙规律、制定水土保持措施等问题具有的重要理论与现实指导意义。位于陕北黄土高原丘陵沟壑区的黄土洼天然聚湫,是由当地九牛山崩塌形成的一个全冲全淤型的天然淤地坝,是我国目前已知运行时间最长的淤地坝,也是从事泥沙沉积信息挖掘的理想场所。本研究以黄土洼为研究对象,通过对在天然聚湫最低处采集的剖面土壤进行粒度实验,分析了该地区的粒度特征,并根据中值粒径变化规律划分沉积旋回层;结合137Cs测定含量以及暴雨数据资料确定沉积旋回层的形成时间;通过构建库容曲线方程计算该地区泥沙沉积量;确定该研究区的最佳指纹识别因子组合,并利用多元混合模型计算不同泥沙源地的泥沙贡献率,结合泥沙沉积量,计算不同泥沙源地的泥沙贡献量。主要结论如下:(1)黄土洼天然聚湫沉积泥沙以细粉砂和粗粉砂为主,颗粒整体偏细。粘土、极细砂、细砂和中粗砂多处深度含量为0。粘土与细粉砂之间、粗粉砂与极细砂之间变化趋势一致,同增同减,并且两组之间变化趋势相反。在350个剖面土壤样品中,仅有1个土壤样品粒度频率曲线呈现双峰形态,其余均为单峰,说明沉积环境相对稳定。(2)根据中值粒径的变化,将7m深的剖面AI划分成44个沉积旋回层。利用剖面C 土壤样品的137Cs含量测定以及暴雨数据资料,确定了剖面C各层泥沙的沉积时间。根据剖面AI与剖面C沉积旋回层一一对应关系,推断出剖面AI部分泥沙沉积旋回的形成时间。其中旋回层Ⅰ-Ⅶ泥沙沉积时间分别为1994-1995年、1991 年、1985 年、1983、1982 年、1961 年和 1959 年。(3)根据黄土洼地区DEM数据资料,拟合出库容曲线方程,拟合效果良好。并结合着天然聚湫平均土壤容重1.25g/cm3,计算得出黄土洼天然聚湫在高程1051.7-1058.7m共淤积泥沙341.285万吨。1959年以后共淤积泥沙153.770万吨。其中,1959年侵蚀泥沙15.411万吨,1961年侵蚀泥沙11.629万吨,1982年侵蚀泥沙9.523万吨,1983年侵蚀泥沙7.461万吨,1985年侵蚀泥沙9.784万吨,1991年侵蚀泥沙11.523万吨,1994-1995年侵蚀泥沙12.200万吨。1959-2016年多年平均土壤侵蚀模数为11046.70t/km2·a,属于极强度侵蚀。土壤侵蚀强度在这段时间内经历了先增大后减小的变化。(4)根据黄土洼坝控小流域内农耕地、林地、草地和沟壁四种潜在泥沙侵蚀源地元素含量,利用非参数Kruskal-Wallis H-test检验方法以及逐步判别分析方法,确定了 Hf、Pb、MgO、Al2O3、P、S等6个因子所组成的最佳因子组合,并能够将92.4%的表面土壤样品进行正确分类。(5)通过多元混合模型计算了剖面不同沉积旋回层以及整个剖面不同泥沙源地的泥沙贡献率。对于整个7m深的剖面而言,来自于农耕地的泥沙占到84.68%,林地泥沙贡献率占到1.15%,草地为0,沟壁占到14.17%。泥沙贡献率由于受到不同因素的影响,在不同的沉积旋回层中以及在不同时间段内并不是一成不变的。其中,1959-1981年间,农耕地、林地、草地、沟壁的泥沙贡献比分别为83.20%、0.66%、0、16.06%;1982-1990 年间泥沙贡献比分别为 91.06%、1.91%、0、7.04%;1991-2016年间泥沙贡献比分别为73.60%、5.56%、0、20.84%;在1959年以前的泥沙贡献率分别为83.08%、2.13%、0、14.79%。不管在何种时间段内,农耕地始终是该地区泥沙侵蚀的主要来源地。