坡面薄层流水动力学特性是水力侵蚀研究的水动力学基础。然而由于坡面特征复杂且针对薄层水流的观测手段仍不完备,目前对坡面薄层流水动力学特征和阻力产生机理的认识有限,对草被空间配置影响下坡面流水动力特性变化和产流产沙过程规律仍未得出定论。本研究通过开展草被覆盖条件下水槽试验,研究草被密度与草被格局影响下的坡面薄层流水动力学参数的变化规律,并量化分析草被覆盖条件下坡面水流阻力形成机理及各个阻力分量之间的关系。通过开展草被覆盖条件下模拟降雨试验,分析研究草被分布格局对坡面水动力学参数的影响,探究降雨条件下不同草被格局对坡面产流和侵蚀产沙的阻控效应。得出主要研究结果如下:（1）探究了坡面流水动力学特性对草被覆盖密度的响应规律。在不同流量下随草茎密度增大,水深增大115%～403%,流速随草茎密度增大减小401%～438%。虽然绝大多数流量条件下水流未达到紊流,但随着草茎密度增大,水流均由过渡流向紊流发展。当坡度增加,水流流态由缓流向急流发展,当草茎密度增加,水流由急流向缓流转变,坡度和草茎密度对水流流态的影响相互制约。（2）建立了草被覆盖条件下坡面水流阻力计算模型,并探究了草被覆盖下的坡面流阻力构成演化规律。无降雨条件下草被覆盖的定床坡面,可将水流总阻力划分为草被产生的形态阻力和床面粗糙产生的颗粒阻力。形态阻力对总阻力的贡献远大于颗粒阻力,在草茎密度大于2.88%的情况下形态阻力在水流总阻力中的占比随流量增大而增加,增幅随密度增大逐渐减小。随草茎密度增大,形态阻力在总阻力中的占比不断提高,但草茎密度在1.73%～2.3%之间时,其对总阻力的贡献下降,相对应的颗粒阻力占比相应增加。（3）研究了不同草被分布格局下坡面流相对水动力学参数的演化规律。在流量和坡度一定时,草被缓流效益由高到低依次为:横向条带、斑块状、棋盘型、随机分布和纵向条带格局。相对水深可作为草被缓流效益的量化指标。草被覆盖的坡面水流相对水动力学参数变化不仅受到流量的影响,还收到草被分布格局的影响。随流量增大横向条带分布的相对阻力系数增幅最明显,斑块状、棋盘型、随机分布格局相对阻力系数增大趋势相同。（4）研究了模拟降雨和不同草被分布格局条件下的水动力学参数演化规律及其对坡面产流产沙的阻控效应。与裸坡相比,不同草被分布格局的水流阻力、水流剪切力和水流功率等参数差异显著。除裸坡工况外,棋盘型、纵向条带和交错条带格局开始产流时间最早,菱形格局和横向条带格局开始产流时间最晚。横向条带分布的草被减水效应最优,平均减水效应为77.9%。随机斑块格局的减水效应略小,平均减水效应61.78%。交错条带和菱形分布格局的减水效应最差,其平均减水效应分别为19.9%和32.15%。条带分布和随机斑块较棋盘型和纵向条带分布表现出更强的水流阻滞能力和较弱的泥沙输送能力。此外,水流功率与不同草被格局条件下土壤侵蚀率有较好的相关关系。