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在我国南方热带及亚热带地区,花岗岩红壤区的崩岗侵蚀是严重制约当地社会、经济与生态发展、安全的主要环境问题之一。作为一种以水力侵蚀为先导的侵蚀类型,崩岗的形成大多由坡面侵蚀开始,在坡面尺度上经历了片蚀-细沟侵蚀乃至沟蚀的演变过程。片蚀-细沟侵蚀阶段是区域沟道系统演变的一部分,是坡面侵蚀向沟谷侵蚀阶段转化的关键阶段,直接影响后续侵蚀沟的发生和发展方向。然而,现有研究多关注崩岗侵蚀发展阶段的岩土特性、水分特性、环境因子等领域,较少有学者关注崩岗形成之前的坡面侵蚀演变过程与侵蚀机制。因此,本研究选取四个典型崩岗分布区(湖北通城TC、江西赣县GX、福建长汀CT、广东五华WH)花岗岩母质发育的红壤为试验材料,通过一系列室内模拟降雨/径流试验,深入机理层面探究了花岗岩红壤坡面的侵蚀演变过程,系统分析了坡面侵蚀产沙特征、侵蚀形态特征及侵蚀泥沙分选机制,揭示了坡面侵蚀过程与崩岗侵蚀发生的内在联系。主要研究结论如下:1.在明确土壤基本性质的基础上,通过选取不同层次的花岗岩红壤(表土层A、淀积层B及母质层C),进行不同侵蚀条件下(降雨+径流条件与降雨动能条件两组试验)的室内模拟动床实验,探究了土壤层次间的差异性对坡面侵蚀过程与机制的影响。(1)土壤侵蚀速率和径流系数随着侵蚀阶段从片蚀到细沟发育再到细沟成熟阶段的演变而逐渐增加。土壤侵蚀速率随着降雨-径流强度、土壤层次的增加而增加(p<0.01),但表土层始终表现出最低的土壤侵蚀程度。细沟溯源侵蚀速率和细沟密度皆与土壤侵蚀速率表现出相似的变化规律。另外,细沟间区域的土壤表面逐渐富集石英砾石(>0.25 mm),尤其是在CTA坡面上。石英粗粒覆盖对坡面土壤侵蚀有消极作用,并有助于坡面的主要侵蚀源由细沟间区域向细沟转移。(2)从降雨动能角度,不同层次土壤的坡面径流率和土壤侵蚀速率随着降雨动能的增加呈线性增加。在侵蚀模型中引入土壤黏粒含量参数,构建了基于水流功率的土壤侵蚀速率预测模型(R~2=0.93)。侵蚀泥沙中细颗粒(黏粒与粉粒)的占比随降雨历时的增加而减小,而粗颗粒则相反,表明泥沙输移初期以悬移和跃移为主,并逐渐转变为跃移和推移为主。在此过程中,泥沙中细颗粒出现了富集(富集率>1),而粗颗粒竭耗。基于降雨动能与水流功率可构建泥沙颗粒富集率的侵蚀预测模型(R~2>0.59)。2.在探明不同层次土壤侵蚀特征的基础上,选取四个采样点位(通城、赣县、长汀及五华)抗蚀性最强的表土层为试验对象,进行室内模拟降雨试验(降雨条件和降雨+径流条件两组试验),进一步对比研究了四个采样点位的表土坡面形态演变过程与侵蚀机制,辨析不同表土坡面侵蚀特征的差异。(1)在间歇性降雨条件下,四个表土处于不同的侵蚀阶段(仅WHA坡面发育出明显的细沟),坡面的表面粗糙度大小顺序为WHA>TCA>GXA>CTA,响应了各土壤的坡面侵蚀程度(p<0.01)。各土壤表面石英粗粒覆盖率的顺序为WHA<TCA<GXA<CTA,与原始土壤的黏粒、砾石含量呈正相关关系(p<0.01)。另外,各土壤的平均土壤侵蚀速率随土壤黏粒含量的增加而降低,与表面石英粗粒覆盖率呈负相关(p<0.01)。石英粗粒覆盖有助于促使坡面产出细颗粒,导致泥沙中细颗粒富集。结合土壤黏粒含量和水流功率构建了预测不同类型表土的土壤侵蚀预测模型(R~2=0.93)。(2)在降雨+径流条件下,四个表土均发育出成熟阶段的细沟。四个表土中高黏粒和砾石含量的CTA土壤坡面表现出最小的土壤侵蚀速率、细沟密度、细沟溯源侵蚀速率以及坡面演变速度。细沟促进了坡面侵蚀产沙,其中WHA土壤在细沟成熟阶段的最大土壤侵蚀速率(0.61 kg/m~2·min)达到了片蚀阶段的1.69倍。同时细沟深度最大的WHA坡面的细沟溯源侵蚀速率也处于最高水平。地貌信息熵可以间接评估不同坡面的土壤侵蚀速率和侵蚀强度。在四个土壤中,细沟侵蚀量在土壤总侵蚀量中的占比达到了约70%。3.基于上述四组试验的研究,进一步选取完整层次构型土体坡面为研究对象,通过一系列定量观测探究了长历时(120 h)降雨条件下坡面侵蚀形态演变过程与机制,深入分析了坡面原位侵蚀对后续侵蚀的影响。坡面侵蚀在片蚀阶段、细沟发育阶段及细沟成熟阶段的主导侵蚀方式具有明显的差异性,其中细沟发育阶段以沟底下切与沟头溯源侵蚀为主,细沟成熟阶段为侧向侵蚀为主。细沟间区域逐渐富集了石英砾石,其覆盖率随降雨历时先增加后趋于侵蚀-沉积动态平衡状态(47.68%-56.74%)。石英砾石覆盖对后续侵蚀的影响具有累加效应,改变了坡面侵蚀进程,造成细沟间区域发生侵蚀性沉降,加剧细沟侧向侵蚀强度。结果导致坡面整体持续性地被层状剥蚀,推动土壤层的逐渐退化与下层易蚀土壤的出露,促进并加速有利于崩岗形成的沟蚀发生。综上所述,本研究发现土壤黏粒影响的土体稳定性和坡面石英砾石覆盖影响的坡面抗蚀性两个主导因素控制了不同土壤的坡面侵蚀过程。土壤黏粒对土体稳定性的影响已经进行了广泛的讨论。坡面表面的石英砾石既是侵蚀的结果也是影响侵蚀的原因。定量化分析表明,石英砾石覆盖与土壤的砾石含量密切相关,其对侵蚀的累积作用随着降雨历时逐渐加强,且具有长期性。侵蚀泥沙细颗粒的富集间接佐证了此结果。石英砾石覆盖减少了原位坡面侵蚀程度,细沟内的石英砾石迫使细沟侧向侵蚀加剧,导致坡面被层状剥蚀,推动了集水区坡面下层易蚀土壤的出露,促进有利于崩岗形成的沟蚀发生。本研究工作为花岗岩红壤区崩岗侵蚀预测与防治工作提供了参考依据。