黄土塬区作为黄土高原水土流失最严重的地区之一,所面临的最大问题是不同程度的沟道溯源侵蚀所导致的沟头前进,沟底下切,沟壁崩塌、滑塌、泻溜,沟岸扩张,塬面逐步萎缩和破碎化,造成塬面大量的农田和道路被损毁,严重破坏了农业资源和交通资源,对城镇民居安全造成极大的威胁。且黄土塬区以水力侵蚀为主,径流主要来源于塬面,泥沙主要来源于沟道。因此,有必要进一步对细沟溯源侵蚀下的沟道发育方式及侵蚀过程进行研究。以往通过野外调查和遥感解译的方法进行大尺度溯源侵蚀的研究较多,而对细沟溯源侵蚀过程、形态演化的水力学特征及其量化研究鲜有报道,不利于从机理上揭示溯源侵蚀过程。本研究依托室内放水冲刷试验,结合三维激光扫描技术+GIS技术,研究了土壤质地、沟头高度和放水流量对黄土塬细沟溯源侵蚀中径流产沙过程、水力学特征和形态演化特征的影响,以期揭示水力学特性、细沟形态及微地貌特征的耦合作用对侵蚀产沙特征的响应机制,为坡面侵蚀防治及高塬沟壑区溯源侵蚀沟头防护提供科学依据与技术支撑。主要结果如下:（1）揭示了沟头溯源侵蚀过程的侵蚀动力耗散规律。塬面雷诺数、径流剪切力、径流功率、阻力系数、径流功率随产流历时均呈幂函数增加;塬面弗劳德数随产流历时呈幂函数减小。塬面动能均随着沟头高度和放水流量的增加而增大。其中,放水流量对塬面动能的影响较显著,随着放水流量的增加,塬面动能增加了 32.67～112.94%,且当集中径流流经沟床后,动能减小了 1.51～34.69%,且粉砂质壤土的径流动能小于壤质砂土,是消耗了更多能耗来完成沟头下切。系统耗能随着沟头高度和放水流量的增加呈增加趋势。其中,放水流量对系统耗能的影响较显著,随着放水流量的增加,系统径流势能大0.50～1.01倍。同时,沟头耗能贡献率和沟头高度呈负相关,与放水流量呈正相关,沟头耗能贡献率在43.8%～86.6%之间,说明细沟溯源侵蚀下沟头耗能为主要耗能方式。（2）厘清了土壤质地和沟头形态特征对溯源侵蚀过程的影响机理。沟头高度和放水流量越大,土壤越易被侵蚀。其中,壤质砂土的产沙率大于粉砂质壤土,且壤质砂土的变异系数也较大,表明其土壤流失过程波动较大且更易侵蚀。而细沟侵蚀过程中68.8%以上土壤侵蚀来源于坡下和坡上,其中沟头溯源侵蚀产沙贡献率在46.21～82.71%之间。此外,系统侵蚀产沙速率与雷诺数、径流剪切力和径流功率呈显著相关,相关系数均大于0.85。同时,侵蚀产沙速率随着耗能的增加而增加,二者间呈显著指数函数相关。（3）明确并量化了细沟溯源侵蚀沟头溯源、沟壁扩张和沟底侵蚀沉积的演化规律。溯源侵蚀距离随产流历时呈显著线性增加。沟头高度与溯源侵蚀平均速率呈负相关性,而与放水流量呈正相关性,其中放水流量对坡下溯源侵蚀速率影响最大,其最大溯源侵蚀速率范围最大,在21～57%之间。其中,壤质砂土的溯源侵蚀平均速率是粉砂质壤土的1.25～1.99倍,表明壤质砂土更易发生侵蚀。距离坡顶距离越近,沟头侵蚀宽度越大,而沟壁崩塌引程度越小。沟头侵蚀平均宽度是沟壁崩塌引起的细沟平均扩宽宽度的1.4～6.6倍和2.6～26.0倍,沟头侵蚀平均深度至少是细沟沟底侵蚀、沉积深度高度的3.3和9.7倍。因此沟头溯源侵蚀对细沟扩宽和下切深度的贡献显著高于沟壁崩塌引起的细沟扩宽和沟底侵蚀沉积增加或降低的深度。（4）量化了细沟沟道横、纵断面形态的演化规律。沟道横断面形态上整体基本呈上宽下窄的梯形结构,随着径流流程长度的增加,细沟断面形态逐渐加宽,同时细沟沟道深度也增大,到坡底演变为“宽深式”。粉砂质壤土下的细沟形态更偏向于“窄深型”,坡上、坡中部形态指标范围更大,且断面形态指标均接近于0.5,即坡上、中部更近似于等宽同高的“V”型三角形,侵蚀程度较小。壤质砂土下的细沟形态更偏向于“宽浅型”,坡上、坡中部形态指标范围更大,即67%以上的断面形态指标范围在0.70以上,其沟道横断面形态更趋向于矩形,侵蚀程度较大。沟道平均深度、侵蚀强度均随着侵蚀长度的增加而降低,坡下沟道平均深度和侵蚀强度比坡上均降低了 20%左右,且放水流量的增加可显著增大沟道平均深度和侵蚀强度。粉砂质壤土由于下切深度大,其切割度、粗糙度、起伏度和坡度大均比壤质砂土大6%～17%。（5）阐明了径流水力学特性、微地貌特征及细沟断面形态对侵蚀产沙的影响机制。粉砂质壤土的水流功率、地形综合量化参数和细沟形态量化参数指标对侵蚀产沙的影响率分别为52.1%、19.9%和28.0%,对侵蚀强度的影响率分别为59.4%、16.1%和24.5%。壤质砂土仅径流功率对侵蚀产沙、侵蚀强度产生显著正向关系,即其因子影响率极其显著。不同沟头类型下的径流功率、平均沟深和地形综合量化参数对侵蚀产沙的影响率分别为70.09～75.0%、9.54～11.39%和17.17～17.83%,对侵蚀强度的影响率分别为 70.09～73.52%、9.50～11.14%和16.98～18.78%。