径流泥沙及溶质对坡面水蚀水动力机制的耦合影响研究

坡面水蚀一直以来都是我国土壤侵蚀研究中的热点之一。前人就坡面水蚀降雨和入渗两个子过程的定性描述、坡面水流水动力学机制等等方面进行了较为深入的探讨，丰富了坡面水蚀过程的理论基础。然而前人较少考虑坡面冲刷水流初始含沙及溶质耦合作用下的水动力学机制，深入探讨其对水蚀侵蚀产沙及溶质随径流迁移的动力机理有着重要的科学意义。本项目以含沙/含溶质冲刷水流为研究对象，通过改变冲刷水流的初始含沙量和溶质含量，探讨含沙含溶质水流冲刷条件下的坡面土壤侵蚀规律及水动力学特性，确定表征坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移的水动力特征参量指标，量化水动力学特征参量与土壤侵蚀量/溶质随径流迁移量间关系，揭示含沙量和溶质含量对坡面水蚀过程的耦合作用机制，为更好地认识坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移的本质、建立合理且有一定物理基础的水土流失预报模型提供理论基础，进而为坡地水土流失治理和农业非点源污染防治提供科学依据。

结题摘要：坡面水蚀过程中冲刷水流的初始含沙量及溶质含量会深刻影响坡面水蚀发生、发展的整个过程，深入探讨其对坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移的动力机理有着重要的科学意义。坡面冲刷水流中的含沙量及溶质含量会不同程度的影响着水蚀过程中水流的挟沙能力、入渗特性、水动力特性、土壤的抗剪切性能、以及坡面侵蚀泥沙的颗粒组成等等。产生于现实条件下的坡地冲刷水流通常都含有一定的泥沙和化学物质，水流本身不同的含沙量和溶质含量水平势必会对坡面水蚀过程产生重要影响。为此，坡面水蚀过程及溶质迁移过程的研究涉及土壤学、生态学、水文学、水力学、环境科学等多种学科，它需要多学科间的相互交叉、渗透和高层次综合。现有的研究多数忽略冲刷水流的初始含沙量或初始溶质含量对水蚀过程的影响，而对于坡面含沙及含溶质水流冲刷下的水动力耦合机制研究则更少。本研究以含沙/含溶质冲刷水流为研究对象，通过改变冲刷水流的初始含沙量和溶质含量，探讨含沙含溶质水流冲刷条件下的坡面土壤侵蚀规律及水动力学特性，确定表征坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移的水动力特征参量指标，量化水动力学特征参量与土壤侵蚀量/溶质随径流迁移量间关系，揭示含沙量和溶质含量对坡面水蚀过程的耦合作用机制，为更好地认识坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移的本质、建立合理且有一定物理基础的水土流失预报模型提供理论基础，进而为坡地水土流失治理和农业非点源污染防治提供科学依据。.本项目研究通过红壤坡面初始含沙水流冲刷试验、红壤坡面初始含盐（Br-）水流冲刷试验、以及红壤坡面初始含沙/含盐水流冲刷组合试验，研究探讨了含沙水流冲刷下的坡面水蚀侵蚀产沙规律及水动力学特性、含沙水流冲刷下的坡面水流水动力学特征参量与土壤侵蚀量间关系探讨、含沙及含溶质冲刷水流耦合作用对坡面侵蚀产沙及溶质随径流迁移机制的影响。对照研究计划，项目研究全部完成了项目申请书预定的目标，阐明和揭示了径流初始含沙量对坡面水蚀水动力机制的影响，径流溶质含量对坡面水蚀水动力机制的影响，以及径流泥沙及溶质对坡面水蚀水动力机制的耦合影响。依托项目发表论文5篇，其中SCI收录论文3篇, 较好的达到了预期的研究目标。该项工作未来需在植被坡面、原状土坡面、以及放水冲刷和模拟降雨组合等方面进一步深入探讨径流含沙、含盐对华南红壤坡面侵蚀动力机制的影响研究。