坡沟系统是黄土高原地貌单元的基本组成部分,同时也是侵蚀产沙的主要发源地。侵蚀物质的输移和能量的传递从坡面到沟道侵蚀形态不断变化。分析坡沟系统侵蚀产沙在协同与分离作用下的差异,明确坡沟系统侵蚀产沙协同作用机制,而对于指导黄土高原未来治理方向具有重要意义。现有研究较多关注于坡面产流产沙变化规律机理和产沙模型,以及上方来水对沟道侵蚀产沙的作用等单独侵蚀地貌单元下的作用机制,对于坡沟系统的协同作用机制关注较少。本论文针对上述问题,以野外坡沟系统冲刷实验作为基础,分析坡沟系统分离与协同条件下径流侵蚀产沙特征差异;研究坡沟系统水动力学参数变化特征与产流产沙之间的关系;量化坡沟系统在分离与协同条件下能量差异;揭示坡沟关系及坡沟系统侵蚀产沙过程机理。取得主要成果如下:（1）阐明了在不同放水流量条件下坡沟系统、单独坡面以及单独沟道产流产沙时间变化特征。对于每场放水实验,随着历时的增长,3种坡面下产流均经历迅速上升——趋于平稳的过程。从整体上来看,产流速率大小基本上表现为沟道>坡面>坡沟系统。在小流量（5、7.5L/min）条件下,产流速率主要影响因素是坡度以及土壤入渗条件;在大流量（12.5、15L/min）条件下,产流速率主要影响因素为放水流量,随着放水冲刷的增加,产流速率显著增大。随着冲刷历时的增加,三种坡面条件下产沙率经历由峰值不断减少、波动和稳定发展三个阶段;且随放水流量的增加,单独坡面条件产流速率增大趋势较小,而沟道和坡沟系统在大流量（12.5和15 L/min）下的增长趋势很大。在第二场试验中,随着放水流量的增加,产沙率初期波动趋势较为明显,且产沙达到稳定所需时间越长。（2）阐明了坡沟系统水动力学参数时间变化特征及坡沟系统产流产沙与水动力参数的关系。随着放水流量的增加,三种坡面流速均值整体表现为先增大后减小,且在四种放水量条件下沟道流速均值均大于坡沟系统和单独坡面;在小流量下坡沟系统与单独坡面条件径流形态主要表现为急过渡流,在大流量下径流形态均表现为急紊流;仅在5 L/min流量首场试验中沟道条件径流形态处于急过渡流,其他流量下沟道条件径流形态均为急紊流;三种坡面阻力系数大小表现单独坡面>坡沟系统>单独沟道,在大流量条件下,阻力系数表现为单独沟道>坡沟系统>单独坡面;坡沟系统、单独坡面和单独沟道产流速率与径流雷诺数之间相关系数分别为0.997、0.974和0.990,且三种坡面下产沙率与径流剪切力相关系数分别为0.997、0.975和0.973,与径流功率相关系数分别为0.999、0.980和0.999,可见径流流态可以较好地描述坡面产流特征;径流剪切力与径流功率是判别坡面侵蚀产沙过程的重要指标。（3）阐明了在分离与协同作用下坡沟系统径流流速以及单位长度能量损耗的差异,以及能量与侵蚀产沙关系。坡沟系统协同作用与分离作用两种条件下在沟沿线处流速表现整体为V坡沟1≈V破面1<V沟道1,在出口处流速表现整体为V坡沟 2<V沟道 2。在小流量（5 L/min）条件下坡沟系统分离与协同作用下单位长度能量损耗相差不大;在7.5、12.5和15 L/min流量条件下,单位长度能量损耗均恒大于0。坡沟系统在协同与分离作用下单位长度能耗与产沙率之间均存在显著幂函数关系;坡沟系统协同作用下四种流量首场试验单位长度能耗与产沙率之间幂函数拟合较好（0.5284<R2<0.9110）,而分离条件下单独坡面在4种流量下第二场试验单位长度能耗与产沙率之间幂函数拟合度高（0.4597<R2<0.7567）,单独沟道仅在首场试验大流量（12.5、15 L/min）条件下幂函数关系显著（R2分别为0.8985和0.8094）。坡沟系统协同作用下单位长度能量损耗可合理预测坡面输沙能力。