Page 127 - 水利学报2021年第52卷第1期

图 2 产流过程模拟值与实测值对比

坡长大。在分别剔除坡长、降雨强度变量的影响 表 2 产流产沙总量与雨强、坡长的相关性分析
时，降雨强度和坡长与产流量均呈极显著正相关 雨强 坡长
关系，偏相关系数分别为 0.987 和 0.878，说明两 简单相关分析 0.948 1） 0.279
产流总量
个变量共同作用时彼此制约了对产流量的影响， 偏相关分析 0.987 1） 0.878 1）
降雨强度很大程度上掩盖了坡长对产流量的影响 产沙总量 简单相关分析 0.747 2） 0.558
程度。该结论与付兴涛等 ［26］ 通过室内人工模拟降 偏相关分析 0.900 1） 0.838 1）
雨试验研究黄土陡坡产流量随坡长的变化过程得 注：1）P＜0.01；2）P＜0.05
出的结论吻合。
3.2 产沙分析 分析不同雨强和坡长条件下实测坡面产沙率随产流历时的变化可知（图 3），产流初

期产沙率迅速增加，并在 10 min 内达到第一次峰值，之后随着产流历时延长在某一数值附近波动变
化，而模型模拟结果则显示产沙率在波动增长后呈稳定趋势。可能由于产流初期雨滴直接打击土壤
表面，分散剥离表层松散物质，使其随径流流出坡面出口处，而随着降雨时间的延长，产流量增
加，增强了其对坡面的冲刷能力，使得产沙率急剧增大。但随着降雨的持续进行，产流量和径流挟
沙能力逐渐达到稳定，且薄层水流厚度的增加和坡面结皮的形成也有效缓解了雨滴的溅蚀及径流对
表土颗粒的冲刷，因此产沙率逐渐趋于稳定。然而，细沟的产生会引起产沙率的急剧增大，并表现
出一定的波动性 ［27］ 。此外，在整个径流过程中，水流的能量分配是不断变化的，沟床泥沙和被搬运
泥沙在水流作用下不断发生交换，从而使得侵蚀和沉积过程交替进行 ［28］ ，因此产沙率并不表现出平
滑趋势而是在某一数值附近波动，这一数值受降雨强度、坡长等因素影响。
坡长和雨强是影响坡面径流侵蚀产沙的重要因素 ［29-30］ ，实测坡面产沙量显示，产沙量随坡长的
延长和降雨强度的增加急剧增加，王占礼等 ［31］ 研究黄土裸坡土壤侵蚀过程指出，坡度为 20°时不同降
雨强度下产沙总量与坡长具有显著的幂函数关系。在 60、90 及 120 mm/h 这 3 种降雨强度下，随着坡
长的延长，产沙量呈增长趋势，但其增量存在减小情况，坡长从 2 m 延长至 3 m，产沙量分别增加了
0.226、1.512、2.788 kg；而从 3 m 延长至 4 m 时，则增加了 0.250、1.510、2.040 kg，说明雨强大于
60 mm/h 时，坡长由 2 m 延长至 3 m 产沙量明显增大，而由 3m 延长至 4m 时增量有所减小。分析其原
因，随着坡长的延长，侵蚀面积增大，可供溅蚀的物质增多，且径流所具有的重力势能也增大，转
换成的动能相应增大，即侵蚀动力增大。此外，细沟的形成和发展直接影响着坡面产沙过程 ［32］ ，而

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