坡面风蚀沉积泥沙所形成的覆沙坡面是风蚀水蚀交错区重要的下垫面类型,风蚀沉积泥沙对坡面水蚀过程产生了重要的影响。论文以风蚀水蚀交错区覆沙坡面为研究对象,采用室内模拟降雨试验,研究了不同覆沙条件下坡面降雨产流产沙过程,分析了覆沙坡面径流侵蚀产沙动力特征,建立了降雨径流动力与侵蚀产沙的关系,阐明了不同侵蚀阶段侵蚀泥沙颗粒随时间的分布规律与变化特征;基于高精度三维激光扫描技术系统分析了坡面微地貌的变化特征,辨识了坡面侵蚀泥沙的空间来源;构建了覆沙坡面侵蚀产沙与微地貌变化的响应关系。为进一步阐明覆沙坡面的侵蚀产沙机理、研究风水复合侵蚀区地貌变化提供理论支撑。论文取得了如下主要创新性成果:(1)阐明了覆沙坡面的产流产沙作用。覆沙坡面的初始产流时间随着覆沙厚度和覆沙长度的增加而延迟,较黄土坡面延迟了 10～23 min;径流量峰值出现的时间随覆沙厚度和覆沙长度的增加而提前,产沙量峰值出现的时间则随着覆沙厚度和覆沙长度的增加而延迟。不同覆沙条件下坡面的产流速率和产沙速率整体大于黄土坡面。覆沙坡面的产沙量较黄土坡面增加了 1.6～22.3倍。不同覆沙条件下坡面累积径流量R和累积产沙量S之间满足幂函数关系,即S=ARB(P<0.01)。综上所述,坡面覆沙加剧了侵蚀的发生。(2)阐明了坡面覆沙后的含水量和入渗特征。覆沙坡面的土壤平均含水量明显大于黄土坡面;坡面覆沙后坡面产流前的入渗量明显大于黄土坡面,入渗减少量仅与覆沙厚度存在良好的线性关系(R2=0.72,P<0.01);在不同覆沙条件下,产流后入渗量的波动程度以及下降趋势较黄土坡面剧烈。不同覆沙条件下的入渗率随着产流历时均表现出减小的趋势。(3)阐明了覆沙坡面降雨径流主要水动力学参数的时空变化特征,揭示了水动力参数与产流产沙之间的响应关系。坡面覆沙后,覆沙坡面的径流雷诺数Re增加了 0.39～3.30倍,佛罗德数Fr增加了 0.05～1.29倍,阻力系数f增加了 0.05～1.55倍;坡面产流速率和产沙速率分别与各水动力学参数之间的关系均可用y=ax+b来描述;雷诺数Re和相对水深曼宁糙率n/h可以较好地表征覆沙坡面侵蚀产沙过程。(4)揭示了径流侵蚀动力与侵蚀产沙之间的响应关系。覆沙坡面的径流剪切力和径流功率分别增加了 0.67～2.81倍和0.10～0.55倍。坡面径流输沙率随着剪切力和径流功率的增加而增加;坡面径流输沙率分别与径流剪切力和径流功率之间均呈幂函数关系;降雨的径流能耗随着覆沙厚度和长度的增加而增加;坡面覆沙后的径流能耗始终大于黄土坡面。次降雨侵蚀产沙总量随着径流侵蚀功率的增大基本呈现增大趋势,且二者之间呈幂函数关系。(5)阐明了覆沙坡面不同侵蚀阶段泥沙颗粒的输移特征,揭示了泥沙的空间来源。坡面表层覆盖的风沙大部分在产流开始0～10 min内便被径流冲刷带走;坡面覆沙后,不同降雨时段内侵蚀泥沙的颗粒级配出现双峰分布。在细沟间侵蚀阶段,径流先搬运粒径大于0.054 mm的泥沙,即坡面上覆盖的风沙先被径流冲刷带走;在细沟侵蚀阶段,径流主要搬运粒径小于0.054 mm的泥沙为主,即产沙源于黄土;在产流后0～10 min侵蚀泥沙主要以大于0.054 mm的颗粒为主;而在产流中后期(10 min以后)侵蚀泥沙则主要以小于0.054 mm的颗粒为主。表明覆沙坡面的侵蚀泥沙主要是风沙和黄土的混合。(6)基于坡面侵蚀微地貌分析,辨识了泥沙的空间来源,构建了覆沙坡面微地貌变化与侵蚀产沙的响应关系。试验结果表明:覆沙坡面的微坡度、粗糙度始终大于黄土坡面,而覆沙坡面的地表起伏度和地表切割度小于黄土坡面且第6#坡段是坡面侵蚀最严重的位置。建立了覆沙坡面的径流产沙特征、入渗特征、水动力学特征、动力学特征以及能量变化规律与坡面地表粗糙度的响应关系,结果发现它们之间均可以用y=ax+b表达。