固沟保塬工程作为一项重大水土保持工作,其对于减缓沟道扩张,塬面保护具有重要影响,对当地生态建设及社会经济可持续发展具有重要意义。但是当前的固沟保塬工程,尤其是在世界第一大塬-董志塬广泛实施的沟头填埋工程,在时空尺度效果变化及诱发次生灾害等问题方面,还需要进行深入研究。通过流域自然状态下和固沟保塬（沟头填埋）工程条件下土壤侵蚀规律的对比分析,揭示工程实施前后的土壤侵蚀规律变化,对指导该地区水土保持措施的科学实施具有重要意义。本文通过数值模拟与室内物理模型冲刷试验,研究了固沟保塬（沟头填埋）工程实施前后的土壤侵蚀规律变化,以及不同填埋措施和不同流量条件下的侵蚀沟发育特征变化规律。主要研究内容和结论如下:（1）固沟保塬（沟头填埋）工程的实施在一定时间内能够有效防治土壤侵蚀,沟头填埋前后土壤侵蚀变化规律显著。基于董庄沟小流域构建模型数据库,模拟结果显示,多年月平均降雨量模拟值与实测值相关系数为0.97,径流模拟值与实测值在校正期和验证期的纳什效率系数分别为0.76和0.90,Geo WEPP模型气候发生器生成的气象数据及径流模拟结果精度较高,模型适用性较好。通过模拟原始状态下和沟头填埋情景下的径流泥沙变化,对比分析不同情景下的土壤侵蚀等级变化。发现沟头填埋情景下,2018年董庄沟小流域年侵蚀模数由原始状态下的6.1×10~3t·km~2·a-1变化至5.16×10~3t·km~2·a-1;沟头填埋情景下的7级8级侵蚀面积占比显著减少,由46.1%降低至29.8%,沟头位置的侵蚀等级下降尤为明显。此外,不同次降雨条件下的模拟结果显示,沟头填埋情景下的径流量和侵蚀量均呈现不同程度的减少,固沟保塬（沟头填埋）工程的实施能够有效防治土壤侵蚀。（2）基于物理模型的试验结果,发现在不同填埋措施下模型出口总产沙量随流量增大而增大,且伴随有崩塌等次生灾害的发生。对原始沟道而言,总产沙量随流量的增大而增大,而当流量增大至一定程度（1.24m~3/h,1.62m~3/h）时,产沙速率不再明显增长。另一方面,实施沟头填埋后沟道模型的总产沙量明显降低,但是当填埋工程在较大流量下出现裂缝崩塌时,产沙量会显著增长。以0.32m~3/h的流量大小为例,原始沟道、简单填埋、简单填埋+排水条件下的出口各收集桶泥沙量均值分别为2.82kg/桶,2.06kg/桶,0.61kg/桶;此外,流量为0.43m~3/h时,三种工程情景下的10-20min内总产沙量分别为49.9kg、36.09kg和3.14kg,出口产沙量下降趋势显著。（3）利用概化后的室内物理模型模拟水力侵蚀过程,结果显示在不同流量条件下沟头填埋措施可有效减缓沟头前进速度,沟头填埋后的侵蚀沟发育特征较沟头填埋前变化显著。原始沟道模型在经过面蚀-跌坑-坑穴-非连续细沟-连续细沟-断裂崩塌的过程后,沟头扩张明显,塬面受损严重。沟头填埋后,塬面径流经过逐级阶梯后入沟,沟头处设置的逐级阶梯能够有效削减入沟径流的能量,沟头前进和溯源侵蚀得到明显减缓,但两侧坡脚受侵蚀影响严重。当流量较大（1.24 m~3/h、1.62m~3/h）时,沟头底部及两侧边坡受侵蚀影响而悬空,整个填埋工程发生大规模崩塌。增设排水暗管后从源头上减少了入沟径流量并由沟底消能池进行消能,在不同流量条件下,侵蚀沟发育扩张均不明显,塬面也得到较好的保护效果。总体而言,试验结果表明在短时间小尺度条件下沟头填埋措施的实施可有效减少土壤侵蚀,沟头前进速度也明显减缓,塬面得到了较好的保护。而如果条件改变,如增加时空尺度,不同坡度和植被覆盖情况下的产沙量变化和沟道侵蚀特征有待进一步研究。此外研究结果还表明,在较大流量条件下沟头填埋措施一旦发生次生地质灾害时,工程整体防护作用大大降低,塬面和沟头受损严重,产沙量也会显著增长,建议工程后期做好排水措施的检查维护工作,增设生态护坡保护填埋后的坡面,避免无排水措施下的裸土冲刷给工程造成的安全隐患。