土壤侵蚀是世界范围的环境问题之一,对于广大发展中国家尤其如此。土壤侵蚀导致严重的水土流失,是限制当地经济发展的主要原因;为了改善人类赖以生存的生态环境,促进经济发展,研究土壤侵蚀规律、控制水土流失已成为当务之急。在我国,黄河流域的土壤侵蚀及其造成的水土流失已为国人甚至世界瞩目。黄土地区细沟侵蚀产沙是土壤侵蚀产沙的普遍现象,是坡耕地土壤侵蚀的主要方式之一,细沟侵蚀量占坡面侵蚀量的70%,占总侵蚀量的45.3%。在黄土地区的水土流失研究中,沟间地细沟流的侵蚀产沙已具有不可忽视的地位。坡耕地细沟侵蚀的研究,不仅对防治坡耕地的土壤侵蚀,发展农业生产有重要的实际意义,而且对揭示坡面沟蚀的发展过程和坡耕地的土壤侵蚀的本质有重要的理论意义。同时,流域侵蚀预报模型的发展也促使人们必须对细沟侵蚀这一微地貌进行深刻认识。关于细沟侵蚀产沙虽已进行了不少的研究,但有许多问题还不太清楚,比如细沟的形成机制、细沟流的流态等仍存在的争议,具有数理结构的细沟侵蚀带产沙预报仍是困难重重。现今,将地貌学、水文水力学、泥沙运动力学、土壤侵蚀学等理论知识和研究方法相结合,来分析坡面流形成及坡地的侵蚀机制,探讨侵蚀变化过程的相关参数,是国内外坡地侵蚀研究的最新趋势之一。本论文在前人研究基础上,运用理论分析,通过室内放水模拟实验,主要研究了黄土坡面上细沟侵蚀过程的水力学机理,包括细沟侵蚀带坡面上的产汇流规律,细沟流的流态及细沟形成的机制,细沟水力几何特征,细沟流内水流阻力规律,细沟冲刷率,并在这些研究基础上建立起了细沟侵蚀带中细沟侵蚀产沙预报的数学物理模型。论文主要成果为: (1)细沟内水流流态在试验的坡度及流量范围内,考虑含沙量对粘滞性的影响,坡面细沟流的雷诺数变化于500～4600 之间,水流为紊流;佛汝德数在表土有结皮时大于1,表土无结皮时小于1,表明细沟流可以是急流,也可是缓流;计算细沟流的佛汝德数时,应当考虑水流表面微波