江西赣州分布着大面积稀土尾矿,这些地区植被破坏严重、大量浸矿剂残留,造成水土流失、面源污染以及生态环境恶化等。草沟作为生态修复治理中应用广泛的一种生态措施,在拦截泥沙、减少面源污染方面有良好效果,而目前连续冲刷条件下生态草沟泥沙和氮输移特征等方面研究还不够深入。因此,本文以赣南稀土尾矿为土样采集区,选择适宜研究区生态草沟的优势草种,采用室内模拟、统计分析等方法,对草被覆盖和裸土（对照）两种沟道进行连续五场模拟冲刷试验,探讨不同流量(20L·min-1、30 L·min-1、40 L·min-1)、坡度（5°、10°）冲刷条件下产流产沙、颗粒分选及搬运机制,水动力学与侵蚀动力学特性变化规律,地表径流、泥沙、壤中流等三条途径总氮（全氮）、氨氮、硝氮输移特征,同时采用多元回归和BP神经网络模型进行了模拟预测及效果对比,为生态草沟技术应用于稀土尾矿土壤侵蚀及面源污染防治提供了重要参考依据,对于完善“坡面-沟道-区域”土壤侵蚀过程研究具有重要的理论意义。本文的主要研究结果如下:（1）通过对9种江西省乡土草本植物进行比较分析,选择假俭草为优势草种,研究其在不同水淹时间和深度条件下的生长状况,及结束水淹后的返青规律。地上生物量最高为根尖水淹胁迫处理（6.71 g）,地下生物量最高为对照处理（2.60 g）,其次为根尖水淹胁迫（1.77 g）;根尖水淹胁迫条件下根长增长量仅次于对照处理,平均总根长为12.86 m,全根水淹胁迫下平均值为12.52 m,最低为全株水淹胁迫（11.91m）。水淹初期根系总长度增长比较缓慢,水淹胁迫30天之后开始较快增长。根系平均直径最大为全株水淹（0.56 mm）,其次为全根水淹（0.55 mm）、根尖水淹（0.53mm）和对照处理（0.50 mm）。在90天水淹时长下,除全株水淹外,假俭草都能表现出比较好的地上和地下生长状况。水淹胁迫试验结束之后,30天的返青期内,所有试验处理都能迅速返青。（2）对比分析了不同流量、坡度条件下沟道多场次冲刷过程径流及泥沙输移特征。生态草沟出流时间大于裸土沟道,且产流速率随冲刷历时先上升后维持稳定,不同场次及坡度对草沟产流速率没有显著影响。草沟排水较为稳定,裸土沟道则较为波动。两种沟道产沙速率呈显著差异,流量和坡度对其有较大影响,其中坡度影响更大。草被覆盖条件下,5°坡度,20、30、40 L·min-1流量下产沙速率分别为1.48～9.50、4.10～7.11、11.76～14.04 g·min-1;10°坡度下则分别为5.06～35.01、26.40～39.60、95.79～303.54 g·min-1;裸土条件下,5°坡度,20、30、40 L·min-1流量下产沙速率分别为34.69～1028.95、184.28～2221.89、159.31～3686.12 g·min-1;10°坡度下则分别为53.87～4241.79、1945.67～7076.39、671.71～11529.91 g·min-1,直观反映出草沟的控沙作用明显。草沟和裸土沟道泥沙颗粒整体呈现一致性:黏粒和细粉粒E/U值均小于1;粗粉粒、砂粒和砾石E/U值均大于或接近于1。草沟泥沙粒级均呈双峰分布,＜0.068mm和0.094～0.171 mm的颗粒占侵蚀泥沙的主要部分,＞0.955 mm的粗颗粒几乎全部发生沉积。裸土沟道泥沙颗粒则为多峰分布,分选特征并不明显。草沟中大于50%的泥沙以悬移/跃移形式搬运,相对贡献率基本随冲刷场次、流量增大而降低;裸土沟道泥沙悬移/跃移和推移形式搬运率大致相等。（3）系统探讨多场次冲刷不同处理条件下沟道水动力学和侵蚀动力学特性变化特征。随冲刷场次的增加,沟道水流流速总体表现出缓慢减小的趋势,且生态草沟流速(0.12～0.22 m·s-1)显著小于（P＜0.05）裸土沟道(0.27～0.47 m·s-1)。草沟、裸土沟道水流雷诺数分别为1368～5756、3869～10063,随冲刷场次总体呈现增加趋势,且均为湍流流态。弗汝德数随冲刷场次增加而减小,且均为缓流流型。生态草沟水流剪切力、水流功率、单位水流功率、径流侵蚀功率变化范围分别为12.36～58.48 Pa、1.54～13.03 N·m-1·s-1、0.010～0.039 m·s-1、0.80～4.60 m~4·s-1·km-2。沟道水流剪切力随冲刷场次、坡度、流量变大总体呈增加趋势。草被覆盖对水流功率、单位水流功率具有显著影响（P＜0.05）。（4）明确了多场次冲刷过程地表径流、侵蚀泥沙和壤中流氮输移特征。坡度对草沟泥沙以及壤中流氮素流失具有较大影响,流量改变对地表径流氮素流失速率以及流失量变化的影响较大,同一流量不同坡度间差距较小。大流量条件下,泥沙氨氮流失量差异更加明显,40 L·min-1流量下,5°、10°坡度氨氮累积流失量分别为15.43 mg和237.01 mg。生态草沟可以有效削减泥沙硝氮流失量,除40 L·min-1流量下10°坡度累积流失量较高（96.36 mg）,其余条件下累积流失量变化较小（5.37 mg～10.97 mg）。壤中流氮素流失整体呈现出坡度升高条件下流量对氮素流失量影响增大的规律。不同场次、坡度、流量以及有无草被覆盖均对氮素输移具有极显著影响,且壤中流是草沟总氮、硝氮输移的主要途径,氨氮主要通过地表径流途径进行输移。壤中流氮素的流失主要发生在连续五场冲刷中的后三场,其中总氮、氨氮和硝氮流失量占总流失量的比例分别达到了46.13%～84.20%、25.99%～78.58%和33.50%～78.58%。（5）采用多元回归及BP神经网络模型对连续冲刷条件下的水沙及氮素流失进行了模拟预测。多元逐步回归法模拟的不同坡度沟道系统的产流精度（＞0.8）高于对产沙模拟精度（＜0.8）,不同坡度的产流主要受径流侵蚀功率的影响,而单位水流功率和径流宽是影响产沙的主要因子。多元回归拟合的氮素流失结果精度相对较低,其中泥沙颗粒全氮的流失模型决定系数最大（0.529）;径流侵蚀功率、单位水流功率及径流特征是泥沙颗粒氮素流失的主要影响因子。多元回归模型总体表现为坡度越高,拟合R~2值越大。BP神经网络分析产流模拟结果的相对错误均在6.5%以下,且除径流侵蚀功率外,水力半径等因子对沟道产流产沙也发挥了重要作用。氮素流失的模拟结果的相对错误在25%以下,水力半径、水流功率对泥沙颗粒氮素的流失影响较大。且总体而言,BP神经网络模型预测优于多元回归模型。