针对黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对降水转化影响需进一步研究的现状,基于构建的室内试验平台,通过不同雨强和不同沟道土地整治比例的模拟降雨试验,在研究沟道土地整治工程对地表和地下径流过程影响的基础上,分析了地表和地下径流面源污染物输出对沟道土地整治工程的响应,探讨了沟道土地整治工程对降水分配和面源污染物输出的作用机制,初步阐明了黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对流域降水分配和径流水质的影响,探索了沟道土地整治工程对控制性工程设计标准的影响。主要取得以下结论:(1)沟道土地整治能调节降水分配,拦截地表径流,增加降雨入渗,促进降水向土壤水和地下径流的转化,降水分配的调节程度随沟道土地整治比例的增加而增加,降雨强度是影响沟道土地整治工程降水分配调节作用的一个重要因素。无整治工况条件下,降雨地表径流、土壤持留和地下径流分配比例为62:21:17,经30%沟道土地整治后,三者比例为45:22:33,经60%的沟道土地整治后,三者比例为27:23:50。沟道土地整治对降水分配的调节程度随降雨强度的增加而增加,雨强从30mm·h-1增加到150mm·h-1,30%的沟道整治引起地表径流系数的削减值分别为从0.13增加到0.21,土壤持留比例增加量分别从0.00增大到0.02,地下径流系数增加量分别从0.13增加至0.19。沟道土地整治工程对降水径流转化的调节分配作用可为流域治理工程的防护标准提供一定的科学依据。在本试验边界条件下,不考虑边坡汇水和保证新造地安全条件下,上游沟道土地整治工程的开展可减小下游控制工程设计的设计洪水标准,其对设计洪水标准的作用程度取决于沟道土地整治比例的大小,上游的沟道土地整治工程对下游控制工程设计洪水量的影响随降雨重现期的增加而增强,而其相对作用程度取决于沟道土地整治比例的大小。然而,沟道土地整治工程自身将面临渗流破坏的风险,尤其是在长历时小强度的降雨条件下,渗流破坏风险最大,应加强预防。(2)沟道土地整治能调节地表径流面源污染物的输出过程,减少地表径流中泥沙、硝态氮、铵态氮和溶解态磷的输出,这种调节作用受到降雨强度的影响。在30~90 mm·h-1雨强试验条件下,30%和60%的沟道土地整治对地表径流中污染物输出作用分别为:泥沙输出减少33%~58%和69%~82%,铵态氮输出减少32%~54%和63%~74%,硝态氮输出减少-19%~21%和31%~48%,溶解态磷输出减少-27%~21%和2%~50%。随着降雨强度的增加,沟道土地整治工程对地表径流中泥沙、硝态氮、铵态氮和溶解态磷的相对拦截效果先增加后减小,沟道土地整治工程对地表径流污染物的控制作用有限,强降雨条件下,沟道土地整治对地表污染物的防控能力降低。(3)沟道土地整治工程影响土体中物质的迁移,有增加地下径流污染的风险。新造耕地土体硝态氮向下迁移流失更加剧烈,伴随硝态氮的垂向迁移,在不透水层上方形成硝态氮富集的土层,该处土壤硝态氮含量的升高会引起地下水硝态氮污染的加剧,沟道土地整治工程的实施对土体中铵态氮的迁移未有显著的影响。与物质的迁移相对应,沟道土地整治工程显著增加了地下径流中硝态氮含量和输出量,且其增加幅度随沟道整治比例的增加而增加,在30~90mm·h-1雨强试验条件下,30%和60%的沟道土地整治工程实施后,地下径流硝态氮平均含量分别增加9%~17%和3%~34%,硝态氮输出量分别增加74%~195%和60%~337%。工程的实施还将引起项目区长期遭受地下水可溶性磷污染,而对地下径流铵态氮污染无影响。