降雨移动方向对坡面水蚀过程的影响机理研究

Hillslope erosion is the primary process of soil erosion (most commonly caused by water flow),which is one of the most serious environmental problem in China. Althouth rainfall characteristics is one of the factors controling hillslope erosion, the current understanding of the impacts is far from thorough, especially with the rainfall-moving direction. This project is trying to invesitgate the impacts of rainfall-moving direction on hillslope water-induced erosion by analyzing the detailed spatial-temporal variation of hydrologic and erosion response during the rainfall-runoff-erosion process via laboratory experiments, physics-based numerical simulation, and therotical analysis. A better understanding of the profound mechanism of rainfall-runoff-erosion have significant scientific importance.

水力侵蚀是最主要的土壤侵蚀方式，坡面水蚀过程是其关键环节。虽然降雨移动方向在坡面水蚀过程有着非常重要的作用，但是目前其影响机理还没有得到应有的充分研究。本项目拟以物理模型实验提供不同降雨移动条件下的坡面尺度降雨-产流-产沙过程基本数据，以基于物理概念的数值模拟补充完善实验数据，为理论分析提供坡面水动力学及侵蚀特征参量的详细时空变化，研究不同降雨移动方向对坡面水蚀过程的影响机理，揭示降雨-产流-土壤侵蚀-泥沙搬运-沉积过程的动力学机制。本项研究不仅对于探讨坡面尺度上的侵蚀机理具有重要科学价值，而且还将能为其他尺度下土壤侵蚀研究提供数据资料和理论基础。

本研究系统探究了坡面尺度上降雨移动方向对坡面产流与水蚀过程的具体影响，分析其控制机理，同时考虑了不同降雨特性组合及坡面坡度对坡面泥沙侵蚀过程的影响。采用物理模型实验和理论分析方法，详细分析了降雨特性及坡面坡度对坡面产流过程线、产沙过程线及坡面流阻力的定性定量影响，结合先进的基于物理概念的数值模拟方法InHM模型，较全面的呈现坡面水文响应过程，探究其内部物理特性。将土壤结皮发育用模型模拟实现，探讨其在不同降雨特性下及不同尺度下对降雨产流和泥沙侵蚀过程特有的时间与空间影响，对深入认识产流规律、推动坡面产流机理研究、改进传统产流理论具有重要科学意义，同时在水土保持、环境保护等方面具有很好的工程应用前景。