崩岗是我国南方风化花岗岩地区的一种侵蚀类型,给当地的社会、生态和经济造成严重的负面影响。我国大力推进生态文明建设,国内学者对崩岗侵蚀做了大量研究,积累了显著的科研成果。但有关花岗岩典型发育的崩壁侵蚀与防治的研究相对较少,崩壁侵蚀特点较显著,防治效果较差导致崩岗面积的扩大以及水土流失的加剧。崩壁是崩岗重要组成部分,崩壁容易发生侵蚀现象,且各层次侵蚀特性相差较大。关于崩岗侵蚀治理方面的研究主要集中在工程措施,采用黄麻覆盖物治理崩岗侵蚀的研究开展较少。本次实验选用的土壤为湖北省通城县五里村典型性花岗岩发育的崩壁各层土体,通过不同坡度(5°、15°)、不同雨强(60mm/h、90mm/h)和不同网格大小黄麻土工布覆盖(无覆盖、3cm×3cm、6cm×6cm)相结合的室内人工模拟降雨实验,研究崩壁各层次土壤坡面的产流产沙变化过程、径流泥沙中颗粒分布特性和坡面侵蚀下的水力学机制,揭示崩壁不同层次的降雨侵蚀特性,为崩岗的防治提供理论基础和技术指导。试验结论如下:(1)在相同降雨强度和坡度的处理条件下,各层次土体的初始产流时间随黄麻土工布覆盖度的增大而增大,且表土层最大,砂土层和斑纹层较小;以表层土为例,在60mm/h降雨强度和5°坡度条件下,随着黄麻土工布网格密度由无覆盖物到6cm×6cm网格到3cm×3cm网格,初始产流时间分别为69s、96s和101s。在同一坡度和覆盖物的处理条件下,各层次土体的初始产流时间随雨强的增大而减小。以砂层土为例,在坡度为15°和6cm×6cm网格黄麻土工布覆盖时,随着雨强的增大,初始产流时间缩短了 23s。在大坡度的条件下,雨强对各层次初始产流时间的影响较小,小坡度条件下,雨强对各层次的初始产流时间影响较大。(2)在降雨过程中,各层次土体的坡面产流量随着雨强的增大而增大;各层次土体的坡面产沙率随着黄麻土工布覆盖度的增大而减小,其中表土层的产沙量最小,砂土层和碎屑层产沙量较大,且上下波动明显。当雨强为90mm/h、坡度为15°且黄麻土工布网格为3cm×3cm的处理条件时,四个土层产沙量分别为:表土层593g/min-m2-153g/min·m2、红土层 433g/min·m2-205g/min-m2、斑纹层383g/min·m2-218g/min·m2、砂土层 983g/min·m2-521g/min·m2;产沙量随着雨强和坡度的增大而增大,其中碎屑层和砂土层变化幅度较大。四个土层在雨强、坡度和覆盖度的共同作用下,产沙量总体随降雨的进行呈先增加后减小并趋于稳定的趋势。坡面产流产沙量和黄麻土工布覆盖呈显著负相关性,其中表土层为0.595,红土层为0.720,黄麻土工布覆盖度对坡面产流产沙影响较大。从黄麻土工布的防治效果上看,对表土层的水土保持作用最大,对砂土层和斑纹层层较小。(3)在崩壁不同层次土体的坡面随降雨径流产生的泥沙颗粒分布上,以斑纹层层为例,当雨强为90mm/h、坡度为15°、3cm×3cm网格黄麻土工布覆盖处理时,径流泥沙颗粒中砂粒和粉粒含量为22%-50%、31%-77%,粘粒含量为12%-23%,砾石含量最少。各层次在雨强60mm/h、坡度5°的条件下,随着黄麻土工布覆盖度的增加,泥沙颗粒中大颗粒含量减少,小颗粒含量增大;在雨强90mm/h、坡度15°的条件下,黄麻土工布对各粒径泥沙的拦蓄效果较弱。在径流泥沙颗粒分布随时间变化方面,相同黄麻土工布覆盖条件下,砂粒含量随着时间变化呈先减小后逐渐趋于稳定且处于较低水平。对不同土层坡面泥沙的粒径分布而言,在黄麻土工布覆盖对表土层和红土层坡面土壤大颗粒的拦截效果较好,对小颗粒的拦截效果较弱,对砂土层和斑纹层层坡面水土保持作用较小。(4)在坡面侵蚀的水力学特性中,坡面水流流速变化为在坡顶处最小,随着坡长的增加而增加,并在坡底处减缓。各层次黄麻土工布覆盖下的坡面水流流速均小于无黄麻土工布覆盖下的坡面水流流速,且随着黄麻土工布覆盖度的增大而减小。其中,表土层在雨强60mm/h、坡度5°且6cm×6cm黄麻土工布覆盖下的坡面水流流速为0.035m/s,砂土层为0.072m/s。各层次坡面阻力系数随着覆盖度的增大而增大,随着雨强和坡度的增大而减小。各层次坡面弗劳德数随着覆盖度的增大而下降,坡度和土壤表面的粗糙度是影响水流流型的主要原因。(5)在降雨和坡度一定的条件下,各层次土壤坡面产沙量与坡面水流流速和弗劳德数呈显著正相关,与阻力系数呈显著负相关。同时各层次坡面黄麻土工布覆盖与水流流速、弗劳德数为显著负相关关系,表土层和红土层的相关性较砂土层和斑纹层显著;各层次坡面黄麻土工布覆盖与阻力系数为显著正相关关系。各层次坡面的产沙量与黄麻土工布覆盖度、流速和弗劳德数关系密切,黄麻土工布的覆盖能够有效拦截坡面径流泥沙,降低坡面水流流速。