土壤侵蚀是当今重大的全球性环境问题之一,严重制约着全球社会经济的可持续发展。在我国由于工程建设弃土弃渣堆积体、梯田田坎、治沟造地及路基开挖等形成了大量>25°的急陡坡坡面。裸露的急陡坡面在遭受雨滴打击及径流冲刷后很容易产生细沟侵蚀,成为新的产沙源地。但目前绝大多数的研究都集中在缓坡坡面(<25°),专门针对急陡坡细沟侵蚀的相关研究鲜有报道,以至于对细沟侵蚀很难形成完整的认识。为了探明急陡坡细沟侵蚀的过程机制,更加准确地揭示急陡坡黄土坡面细沟形成的影响机制,为急陡坡面细沟侵蚀的防治和预报提供理论基础。本研究拟以黄土高原黄绵土为研究对象,采用水槽冲刷和人工模拟降雨试验相结合的方法,研究急陡坡面(≥25°)细沟发育演变过程的形态变化特征、产流产沙特征以及水力参数特性的变化规律,主要结论如下:(1)急陡坡面细沟侵蚀的形态演变特征:急陡黄土坡面细沟侵蚀过程中细沟的发育大致分为4个阶段:溅蚀和面蚀阶段、细沟形成阶段、细沟发育阶段和细沟坍塌阶段。此外细沟发育阶段分为初级细沟发育阶段和二级细沟发育阶段;细沟坍塌阶段又分为细沟宽度突然变小之后坍塌和沟宽一直持续增大的坍塌两类。细沟长度整体上随着产流历时的增加而增大,但增加速率逐渐减小。细沟宽度整体上随着产流历时的增大而增大,在产流历时20分钟到40分钟期间波动较大。溯源侵蚀速率随着降雨强度的增加而增大。细沟割裂度随着雨强的增大而增大;随着坡度的增加先增大后减小最后又增大;随着产流历时的增大呈逐渐增大趋势,且细沟割裂度与产流历时的回归分析模型为二次函数方程y=ax~2+bx+c(P<0.01,R~2=0.989;其中y为细沟割裂度,x为产流历时)。(2)急陡坡面细沟侵蚀的产流产沙特征:产流速率和产沙速率在整个试验过程中都比较平稳,之后随着产流历时的增大稍微增大且呈现波动性稳定。当坡度一定时,产流速率随着流量的增加呈线性增加趋势,且主要受流量的影响,坡度对产流速率的影响不显著;小坡度(25°和30°)大流量(2.0和2.5L/min)条件下产流速率随着流量的变化呈现出的线性关系不是极其显著。产沙速率随着流量的增加呈线性增加趋势;坡度对产沙速率的影响不是很显著,整个试验流量条件下产沙速率的变化规律为0.6<1.0<1.5<2.0<2.5 L/min。(3)急陡坡面细沟侵蚀的水力参数特征:细沟水流平均流速随细沟的发育呈现出先减小后稳定的变化趋势,且流速主要受冲刷流量大小的影响,受坡度的影响较小。细沟流的雷诺数在199.996-873.482之间变化,且主要受流量的影响,随着流量的增大呈线性关系;而弗劳德数在整个细沟发育过程中均大于1,表明细沟流均处于急流范围,且与流量呈倒数关系,随着放水流量的增大Fr呈曲线减小。阻力系数随着流量的增加而增大,且与雷诺数之间存在幂函数关系。(4)基于数据去噪处理研究急陡坡面细沟侵蚀机制:对急陡坡黄土坡面细沟侵蚀过程中产流产沙和水力学参数数据采用信噪比(S/N)进行去噪处理,对比分析去噪前后数据在研究影响因子对因变量影响的显著性、贡献率及拟合优度等方面的差异。结果显示:去噪前后的数据都能识别出土壤侵蚀速率、径流速率、流速等因变量变化的主导因子,但去噪处理增强了影响因子对观测因变量影响的显著性,增加影响因子对观测变量的贡献率,降低误差项的贡献率,减小了预测值与实测值之间的绝对误差和相对误差。但数据去噪前后各评价指标相差并不是很大,说明原始数据的误差(噪音)很小,足以确保试验结果的准确性,以此更加准确地阐明急陡坡黄土坡面细沟侵蚀的机制。