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坡面侵蚀是水力侵蚀的主要形态之一,其发生发展过程是土壤侵蚀动力机制研究的核心内容,也是土壤侵蚀物理模型建立和水土流失防治的关键所在。降雨形成的径流对坡面的侵蚀作用主要包括土壤颗粒的分散剥离、泥沙的输移以及沉积三个连续过程,研究分析这些过程发生发展的水力、土壤和地形条件以及各过程相互转化影响的作用机理,是理解坡面侵蚀过程,建立土壤侵蚀预报模型的关键所在。本文采用室内外模拟降雨实验的方法,系统地分析了模拟降雨条件下地表糙度的变化规律,不同下垫面条件下坡面径流侵蚀与产沙的时空变化规律,以及不同植被位置对坡面产流产沙的影响。取得的主要结论如下:(1)系统分析了地面糙度变化与降雨产流之间的关系。地表糙度有延缓产流时间的作用,糙度越大,产流时间越长;随着糙度的减小,径流量增加。地面糙度变化随着坡度的增加而增加,随着雨强的增加而增加;植被覆盖的存在,增加了地面糙度,但是糙度变化值降低,提高了对降雨侵蚀的抵抗能力。(2)分析了不同雨强下各土地类型坡面的径流产沙规律。在两种雨强下,不同土地类型径流量大小顺序均为:坡耕地>荒地>草地>林草地,产沙量大小顺序均为:荒地>坡耕地>草地>林草地;草地的覆盖度为52%,相对于荒地来说,减流作用不明显,而减沙效益较为显著,达到70%以上;林草地覆盖度达到78%,相对于荒地,减流减沙作用均很显著,其中减流作用达到80%以上,减沙作用达到95%以上,且在小雨强下,这种作用更加明显。(3)阐明了室内模拟降雨条件下,裸坡产流产沙的变化规律,并建立了累积产流产沙过程方程。当降雨强度一定时,在试验坡度范围内,随着坡度增加,初始产流时间缩短,径流的速度加快,径流量增大,含沙量增加,但是其增幅减缓。建立了累积径流量、累积产沙量过程方程:y=atb(t为产流后到试验结束时的时间);同一坡度条件下,拟合方程中的a值随着降雨强度的增大而逐渐增大,这与降雨强度越大,其相应产流时间越短,产流系数越大有关。(4)揭示了植被配置方式对水土流失过程的调控作用。相同植被面积,不同植被位置对坡面土壤侵蚀有着显著影响,植被在下的配置方式具有最佳的减水减沙作用。不同坡度下,植被覆盖率为25%时,不同植被配置方式下产流产沙量最大相差41%和85%;当植被覆盖率为50%时,不同植被位置下产流产沙量最大分别相差23%和126%;当植被覆盖率为75%时,不同植被位置下产流产沙量最大分别相差13%和277%。随着植被覆盖度的提高,因植被配置方式差异而产生的减水效益差异降低,减沙效益差异增加。