我国南方红壤丘陵区人口密度大,丘陵坡地利用率高,土壤侵蚀退化严重。同时,该区域降雨集中且强度大,分散的地表径流由于受到地形影响逐渐集中,从而冲刷地表而产生坡面侵蚀。本研究选取第四纪红黏土发育的红壤作为研究对象,系统的分析了不同水流含沙量和坡面糙度条件下,坡面流水力学特性的变化及其对红壤团聚体破坏剥蚀的影响,从机理层面揭示坡面流内团聚体输移破坏规律。主要取得的结论如下:1.通过对5种模拟糙度和6种不同冲刷距离组合下3种粒径的红壤团聚体在坡面水流内的剥蚀破坏规律的研究得出:(1)在相同运移距离条件下,随粒径和糙度的增加团聚体剥蚀破坏程度呈增加趋势,与粒径相比,糙度对剥蚀破坏程度的影响更大。(2)相同模拟糙度下,随着运移距离的增加,剥蚀率均呈抛物线形先增大后减小的趋势;各运移距离下,7~5 mm粒径团聚体的剥蚀率随糙度的增加而增加;5~3 mm和3~1 mm粒径团聚体在各运移距离内随糙度的增加变化规律不一致。(3)团聚体剥蚀破坏程度随径流水深、阻力系数、水流剪切力的增加均呈幂函数减小后趋于平缓的趋势,且大粒径较小粒径变化趋势更明显;但是不同糙度下,水深对团聚体剥蚀破坏程度的影响还需在多坡度流量条件下进行进一步探索。2.选取单一粒径的红壤团聚体,在4种坡度、5种流量和5种模拟糙度条件下进行冲刷试验,详细分析水力学特性的变化及其对团聚体破坏剥蚀的影响。(1)相同糙度条件下,小坡度(8.8%~17.6%)时,随流量的增加,团聚体剥蚀程度下降;而在较陡坡度(26.8%~36.4%)和下垫面糙度较大时,Wr/Wi值随流量变化规律有所不同,在大流量(1.0 L·s-1~1.2 L·s-1)条件下Wr/Wi值均有不同程度的下降。(2)在各糙度下,平均流速和水流剪切力随坡度和流量的增加而增加;径流水深随流量的增加而增加,随坡度的增加而减小,而阻力系数的变化却与之相反。随着下垫面糙度的增加,径流水深、阻力系数以及水流剪切力呈增加趋势,而平均流速呈减小趋势。(3)多个坡度和流量组合下,Wr/Wi值随径流水深变化无明显规律,但单一糙度中,Wr/Wi(%)值均随径流水深的增加呈现幂函数增加的趋势;在不同糙度和单一糙度下,Wr/Wi值均随阻力系数和水流剪切力的增加呈幂函数减小趋势。3.选取单一粒径的红壤团聚体,在2种坡度、5种流量和5种不同浑水条件下进行冲刷,详细分析水力学特性的变化及其对团聚体破坏剥蚀的影响。(1)清水条件下,Wr/Wi值随流量的增加而增加,表现为团聚体剥蚀破坏程度的随流量的增加而下降;所有处理中,Wr/Wi值均随含沙量的增大呈现幂函数的减小趋势。(2)随着供沙量和流量的增加,水深均呈增加趋势;在两种坡度条件下,流量、供沙量及其之间的交互作用对水深的影响均表现为:流量>供沙量>交互作用。五种流量下,随着供沙量的增加,平均流速、雷诺数和弗汝德数均呈减小趋势,坡面流呈现出由紊流急流向层流缓流发展的趋势。各流量下,阻力系数随供沙量的增加而变大,且大坡度(15°)条件下表现更为明显。在各坡度和供沙量组合条件下,阻力系数均随雷诺数的增加呈幂函数减小趋势,且有较好的相关性。(3)在相同流量中,Wr/Wi(%)值随径流水深、水流剪切力的增加呈幂函数降低趋势,综合所有不同含沙量数据,Wr/Wi(%)值随径流水深和水流剪切力变化无明显规律。本试验条件中Wr/Wi(%)所有值均随着阻力系数的增大呈幂函数形式减小,团聚体剥蚀破坏程度随阻力系数增加而增加。