川西高原作为青藏高原边缘山地的一部分,区域地貌以高原和高山峡谷为主,生态环境条件极其复杂,尤其以山地农牧交错生态脆弱区为特点。在川西高原,亚高山草甸土是主要的土壤类型之一,广泛分布在海拔4100～4700m的深切高山河谷斜坡地带,发育于高原亚寒带半湿润气候条件下。调查发现,川西高原亚高山草甸土普遍存在着大面积解体并沿着细颗粒的风化层产生溜滑侵蚀的现象,造成严重的水土流失,由于高寒草甸生态系统的脆弱性,浅层溜滑侵蚀往往造成难以逆转的草甸退化裸露。国内外已开展了较多关于高纬度、低海拔地区的草甸土的侵蚀机理、侵蚀强度及侵蚀量的调查和研究工作。此类小型浅层溜滑带来的严重侵蚀问题一直都是学者们研究的方向,相应的有效的空间预测方法也是当前研究的重中之重。此项研究涉及到水力学、水文学、土壤学、岩土力学及生态学等方面的内容,研究内容属于多学科交叉的范畴。因此,研究川西高原生态脆弱重点区域内的亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀机理及空间预测评价,具有重要的科学与现实意义。为充分揭示亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀机理,并实现其空间预测,研究工作扎根于翔实的现场调查,充分掌握川西高原亚高山草甸土的结构特征与浅层溜滑侵蚀地质原型,再借助于室内密度试验、渗透试验和直剪试验,得到亚高山草甸土一系列的水土参数;接下来通过室内物理试验模拟亚高山草甸土降雨入渗过程,并通过监测数据分析探究亚高山草甸土浅层溜滑侵蚀机理;最后改进确定性空间预测模型——TRIGRS的安全系数的解析解并耦合TOPMODEL模型原理对浅层地下水水位进行预测,并将新模型命名为Ad-TSMS模型(Advanced-TRIGRS for Subalpine Meadow Soil)。通过现场调查的溜滑侵蚀编录数据验证模型,并基于Rosenblueth点估计法建立适宜于亚高山草甸土浅层溜滑侵蚀的空间预测集成系统,开展以新都桥镇为典型对象区的亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀的空间预测评价。主要研究成果如下:(1)通过现场调查和查询相关资料,从溜滑点的坡度、植物覆盖情况、汇水条件等方面进行统计归纳空间发育规律。从溜滑破坏的初期、中期和后期三个阶段展现了破坏的形式。从地形地貌、降雨条件、土壤结构、地质构造、临空条件等方面归纳总结了亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀的成因,并分析了亚高山草甸土的以水力作用和重力作用复合型侵蚀形式。(2)利用室内检测对采集的亚高山草甸土样本的水土参数进行率定,试验测得草甸土平均天然密度为1.477 g/cm3,平均天然容重为14.77 KN/m3;天然状态下,亚高山草甸土的粘聚力为2.13Kpa、内摩擦角为33.2°;饱水状态下,亚高山草甸土的粘聚力为2Kpa、内摩擦角为26°;常水头法测得亚高山草甸土体渗透系数为0.0166cm/s,亚高山草甸土风化层渗透系数为0.0028cm/s。(3)根据溜滑侵蚀特征规律构建的地质模型,通过HYDRUS—2D模型软件模拟地下水流场,证实了高速临时饱和带的存在。在室内进行了亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀的物理试验,通过土体含水率、土压力、孔隙水压力和位移监测数据,分析了亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀与水头高度的关系,并总结验证了亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀的水动力作用机理。(4)考虑渗透压力的影响,修正了无限边坡模型的解析解;将TOPMODEL中地形指数的理论与边坡稳定性分析方法相结合,建立了适用于亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀的理论模型,利用新的概念模型优化了TRIGRS模型的参数输入和结果输出,将改进后的模型命名为Ad-TSMS模型(Advanced-TRIGRS for Subalpine Meadow Soil)。(5)通过新都桥地区2018年降雨日值数据,对雨季降雨强度进行统计后,利用Ad-TSMS分析雨季平均降雨强度(2.5mm/h)、雨季日最大降雨强度(7.5mm/h)和未降雨三种工况下的对象区草甸土斜坡稳定性,模拟的溜滑侵蚀危险区域与现场调查编录的数据项吻合。在GIS环境下总结降雨强度、地形坡度与亚高山草甸土的浅层溜滑侵蚀危险性分区的关系:随降雨强度的增加,溜滑侵蚀危险区面积增加;危险区和较危险区主要集中在5-15°的缓坡和15-25°的较陡坡,多发生在河谷周围或者陡缓交界处。(6)把降雨强度与地层厚度两个相互独立的参数作为随机变量,同时使用Rosenblueth点估计法(统计矩法)对斜坡的可靠性进行分析。利用Arc GIS的栅格计算器进行计算,将对象区溜滑发生概率分布可视化。在十年一遇的降雨强度下,全区27.23%的草甸土斜坡大概率会发生不同规模的溜滑侵蚀现象,计算结果中,破坏概率大于70%的区域Ad-TSMS中安全系数小于1.2的区域高度吻合,达到74.86%。