Page 128 - 水利学报2021年第52卷第1期

图 3 产沙过程模拟值与实测值对比

随坡长延长，细沟侵蚀加剧 ［33］ ，所以坡面产沙量必然随坡长的延长而增大。但随着坡长延长，径流
含沙量增加，水体能量主要消耗于泥沙的搬运，径流参与侵蚀的能力减小，所以产沙量增量会减
小。随坡长延长产流量也表现出这一规律，结合晋西黄土坡面室内模拟试验结论 ［20］ ，推断 4 m 坡长为
该研究区产流产沙量增量减小的临界坡长。初步建议，以 4 m 为间隔布设水土保持措施，以减缓坡面
水土流失。当降雨强度为 60 mm/h，坡长由 2 m 延长至 4 m 时，坡面产沙量增量为 0.476 kg；当降雨强
度为 90 和 120 mm/h 时，坡面产沙量分别增长到了 60 mm/h 时的 6.348 和 10.122 倍。除了雨滴能量这一
因素外，降雨强度越大，坡面产流量越大，挟沙能力越强，而且降雨强度的增大使得径流紊动性增
强 ［34］ ，侵蚀能力相应增大。各种因素相叠加，导致了坡面产沙量随降雨强度的增大显著增加。
相关性分析表明（表 2），产沙量与降雨强度呈显著正相关关系，相关系数为 0.747，与坡长之间
的相关系数为 0.558，而在分别剔除坡长、降雨强度变量的影响时，降雨强度和坡长与产沙量之间的
偏相关系数分别为 0.900 和 0.838。说明降雨强度、坡长在对产沙量共同作用时，降雨强度与产沙量
的相关性较坡长大，而此时两者对彼此都有一定的制约，当排除一个变量的影响，研究另一个变量
对产沙量的作用时，二者均对其有很大的影响。
3.3 EUROSEM 模型的适用性评价 图 2、图 3 显示 EUROSEM 模型可对产流产沙过程进行较为细致
的模拟，且对产流过程的模拟效果较产沙好，而良好的模拟产流过程是模拟侵蚀产沙的基础 ［10］ 。在产
流过程模拟中，产流率峰值出现时间与实测值稍有偏差，且坡长为 2 m、3 m 时，实测值整体在模型模
拟值附近波动变化。而在 4 m 时实测值几乎均小于模型模拟值，但产流率达到峰值时其相对误差 RE 在
不同雨强条件下分别为 3.50%、2.70%和 9.85%。在产沙过程模拟中，产沙率虽然都呈增长趋势，但产
沙率峰值首次出现时间却较实测值提前了约 5 min，其主要原因可能是在模型中细沟侵蚀由预先设定好
的参数进行模拟，而在实际产流过程中，细沟存在发育过程，该阶段使得模型模拟结果与试验结果产
生了时间差。由于与模型建立的试验土质不同，实测产沙率峰值出现的时间间隔也要长于模拟值。总
体而言，雨强一定的条件下，产流产沙率实测值与模拟值间的差值随着坡长的延长而增大。
在产流产沙过程模拟的基础上，整体来看，EUROSEM 模型模拟效果较好，在晋西黄土高原典型
坡面上的应用比较成功。图 4 进一步表明，坡面产流产沙的模拟值与实测值呈显著线性关系（R 均约
2
为 0.984）。相比而言，该模型对产流量的模拟效果较产沙量好，其效率系数 ME 高达 0.978，模拟值
与实测值相对误差 RE 范围为-12.95%～9.04%，从产沙量的模拟效果来看，虽然 ME 为 0.974，但其
RE 范围为-14.72%～24.13%，以实际产沙量的 20%为许可误差，RE 合格率为 89%。另外，对比不同

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