土壤侵蚀是一种严重的环境问题,尤其在黄土高原地区表现得十分强烈,长期以来很多学者已经进行了大量的研究,主要集中于农地侵蚀方面,道路侵蚀作为一种重要的侵蚀类型也早己被研究者所认识,但进行的相关研究并不多见。近年来,坡耕地退耕措施使农地侵蚀得到了一定程度的控制,道路侵蚀治理的迫切性也相对更加突出,需要研究道路侵蚀的发生和发展机理,构建定量的方法体系估算小流域尺度的道路产沙量,从而为道路侵蚀评价和治理提供依据,而当前的研究并不能满足需要。本研究以黄土高原小流域土质道路为研究对象,采用3S技术、野外调查和水动力学试验等方法,分析流域路网及道路侵蚀特征和影响因素,在此基础上模拟流域道路网络分布模式,并构建能定量描述流域道路侵蚀总量及其空间分布模式的估算模型。本研究得到的主要结论总结如下:　　 (1)道路网络分布模式　　 黄土高原小流域道路按照功能主要可以分为4个等级,不同等级道路对流域水沙过程的影响方式和改变程度不同,在典型小流域内的代表性道路为路面未铺装的2、3、4级土质道路,平均宽度分别为4.5m、2.5m和0.5m。道路的分布特征主要受人类活动和地形条件影响,其中人类活动强度决定了路网分布的密集程度,地形条件则显著影响路网的结构特征。人类活动因素可以用土地利用为代表,土地利用的变化会导致道路级别和功能的改变,对道路分布长度有明显的影响。进一步研究建立了基于不同土地利用类型面积估算4级路道路长度的方程(Li=0.076Ai·fi+0.112,R2=0.897)。　　 地形条件的限制使流域道路网络呈现出与水系结构相似的特征,通过建立道路长度和级别之间的关系可以实现对不同级别道路长度的估算(Lu=9.49u+16.20,R2=0.9995)。2、3级道路起伏较小,主要沿水系分布于凹形坡内;4级路主要分布于地形平面曲率较高的凸形坡上,且聚集在高级别道路两侧和居民地所在的高程带内,爬坡的4级路与等高线之间平均夹角为28.7°,当坡度减小到22.5°以下时基本不再发生弯曲。不同级别道路的平均坡度分别为2级路5.23°,3级路5.22°,4级路11.38°,单位长度路段接收上坡汇水的面积分别为2级路55490.1m2/km,3级路57870.2 m2/km,4级路5219.1 m2/km。　　 (2)道路侵蚀特征及影响因素分析　　 对典型小流域道路侵蚀特征调查结果表明,小流域道路侵蚀受道路级别和地形条件影响显著,2级路和3级路上的沟蚀显著高于4级路,单位长度路段上的侵蚀沟长度分别为2级路132m/km,3级路67m/km,4级路7m/km。在2级路和3级路上还存在着汇流长度对沟头位置的影响,临界距离分别为2.87m和2.48米。沟蚀发生、强烈和结束的位置与坡度变化有明显的关系,沟蚀发生的临界下限坡度分别为2级路上2°,3级路上2.67°,4级路上为10°。在缓坡度条件下侵蚀沟宽度和深度等形态指标与坡度之间的关系非常好,可以用来量化侵蚀沟形态特征。此外,研究还表明,侵蚀沟的发育受距沟头距离的影响,随着距离的延伸侵蚀沟截面积趋于稳定。　　 (3)路面侵蚀过程模拟　　 水槽试验研究表明,道路表面土壤的分离速率与农地相比在绝对量上差异显著,用基于农地土壤得出的分离速率预报方程,在进行道路土壤分离速率估算时会产生严重的过高估算。路面土壤分离速率与径流深和坡度以及水流剪切力、水流功率等参数密切相关,径流深和坡度的幂函数组合可以较好的进行路面土壤分离速率的估算。　　 路面径流模拟试验结果表明,路面径流流速可以用流量和坡度估算(V=4.37Q0.3,S0.08,R2=0.78)。水流剪切力估算侵蚀量的效果最好(Dr=0.0004τ1.95,R2=0.87),建议用水流剪切力进行土壤分离速率估算。同时还得出WEPP模型中细沟土壤分离速率估算模型在黄土道路路面上可以表达为Dr=0.0065τ-0.02,细沟可蚀性参数为0.0065(s/m),临界剪切力参数为3.16(Pa)。　　 人工模拟降雨试验结果表明,路面降雨产流较快且受雨强和前期土壤含水量影响显著,雨强对产流量的影响超过了土壤含水量,基于雨强构建的线性方程可以很好地估算路面降雨产流量(Q=0.94I-0.09,R2=0.989)。径流系数的主要影响因素是前期土壤含水量。路面侵蚀过程的影响因素较为复杂,基于雨强和坡度构建的侵蚀量估算方程可以很好地估算路面面蚀量(Sed=0.44I1.51S0.62,R2=0.93)。　　 (4)道路侵蚀模型构建和应用　　 通过构建模型模拟不同降雨类型结果的对比发现,长历时降雨导致的道路侵蚀量大于短历时高强度的降雨,且在空间上分布也较短历时广泛。高级别道路上发生的侵蚀远远大于低级别道路,与耕地的对比研究表明,高级别的2、3级道路在某些路段的侵蚀模数非常大(最大次降雨侵蚀模数为42801.5t/km2),在进行道路侵蚀治理时要给予特别的重视。　　 不同级别道路上的侵蚀主导类型不同,在2、3级道路上以沟蚀为主,在进行道路侵蚀防治时要注意侵蚀沟的治理。道路侵蚀强烈程度受道路上坡汇水影响非常显著,合理改变坡面水流方向和进行路面排水对于侵蚀防治具有重要意义。