中文摘要：

细沟产生后侵蚀量急剧增加，细沟侵蚀占坡面土壤侵蚀的比例很大；细沟侵蚀参数量化是土壤侵蚀机理模型发展和推广应用的瓶颈。影响土壤侵蚀参数的因素除了水力参数、地形参数以外，土壤参数是非常重要的因素。对于不同侵蚀分区的侵蚀特征和侵蚀量的研究，基于当地的土壤进行研究是非常必要的。针对我国侵蚀参数研究集中于黄土高原的现状，本项目选择紫色土为研究对象，借助于三维激光扫描仪的高精度量测技术，采用不同坡度（5 、10 、15 、20 ）径流小区人工降雨的方法分析细沟发生发展过程，放水冲刷法定量研究细沟土壤侵蚀参数，包括细沟土壤可蚀性、土壤临界剪切力和水流挟沙力，给出紫色土土壤侵蚀参数的取值范围，采用多元回归和相关分析等方法分析各侵蚀参数与其影响因素间的关系，建立土壤侵蚀参数预测模型，为侵蚀机理模型的发展、完善和土壤侵蚀量化提供科学依据和参数支持。

结论摘要：

项目选取4个坡度（5°、10°、15°、20°）、5种降雨强度（0.6 mm/min、 1.1 mm/min、 1.6 mm/min、 2.1 mm/min、 2.5 mm/min）、5种放水流量（1.6 m3/s、2.5 m3/s、3.6 m3/s、6 m3/s、7 m3/s）组合进行试验，研究了紫色土坡面产流产沙特征、坡面流水动力学参数特征，细沟发生发展过程，侵蚀分离速率等。通过研究，得出的主要结论如下（1）放水冲刷试验中径流流速从坡顶到坡脚呈现逐渐减小的趋势，而人工降雨试验则恰恰相反，径流流速表现出从坡上到坡下逐渐增大的趋势；15 min是两种试验方法产流过程稳定的临界时间；人工降雨试验径流含沙量稳定的时间介于5～50 min之间，放水冲刷试验含沙量稳定的临界时间为20 min。（2）人工模拟降雨条件下，径流平均流速变化于0.043～0.104m/s之间，径流流速随雨强的增大而增大，随坡度的增大而增大。雷诺数变化于104.9～1571.7之间，从坡面开始产流到10 min时，坡面流雷诺数较小，均处于500以下；从10min到产流结束，雷诺数在侵蚀过程中逐渐由小变大。弗罗德数变化于0.316～0.733之间，都小于1，说明坡面径流属于缓流状态，坡度越大弗罗德数也越大。阻力系数f变化于1.4507～10.067之间。阻力系数f与雷诺数之间无明显的相关关系，但其与佛罗德数之间呈明显的指数函数关系。（3）在不同坡度下，坡面径流输沙率均有随雨强的增加而增加的变化规律。降雨初期，径流输沙率随着时间的增加而迅速增大，大致都在5 min的时间内即基本达到最大值，5 min之后输沙率开始下降，并保持在一个较低的水平。在雨强一定时，坡度越大，坡面水流所具有的冲刷能量和搬运泥沙的能力也越大，因此，反映在径流输沙率上也表现为增大趋势，但当雨强较大的情况下，各坡度坡面的输沙率均变化较为剧烈，且波动性比较明显。（4）在同样的坡度条件下，径流分离速度随放水流量的增大而增大，对于相同的放水流量，分离速度呈现出先增大后减小，然后趋于稳定的趋势，且有随放水流量的增大达到峰值的时间有提前趋势。紫色土坡面土壤的临界剪切力为2.16 N/m2，临界单位水流功率为0.0018 m/s，临界断面单位能量为0.23cm，临界水流功率值0.062 N/(m？s)。