全 文 ：神府煤田非硬化道路不同侵蚀期输沙特征∗
郭明明１　 王文龙１，２∗∗　 李建明１　 黄鹏飞３　 朱宝才１，４　 王　 贞５　 罗　 婷６
（ １西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室， 陕西杨凌 ７１２１００； ２中国科学院水利部
水土保持研究所， 陕西杨凌 ７１２１００； ３江西省水土保持科学研究院土壤侵蚀与防治重点实验室， 南昌 ３３００２９； ４山西农业大学
林学院， 山西太谷 ０３０８０１； ５中国水电顾问集团华东勘测设计研究院， 杭州 ３１００１４； ６杭州大地科技有限公司， 杭州 ３１００００）
摘　 要　 神府煤田生产过程中形成的非硬化道路具有复杂的下垫面条件，道路表面由于长期
碾压而形成一定厚度的浮土颗粒，结构松散，抗冲蚀性差，浮土层下碾压路面土壤容重高，抗
蚀性高，因此，降雨条件下路面侵蚀亦表现出不同的差异性．本文采用野外模拟降雨试验方法
对坡度 ３°、６°、９°、１２°非硬化道路不同侵蚀期的输沙过程及输沙速率与侵蚀因子的关系进行
研究．结果表明： 浮土层土壤在面蚀期出现了第一个输沙峰值，坡度为 ３°时只存在面蚀过程，
输沙速率平均变异系数为 ０．０７；６° ～ １２°坡度下各次降雨均在产流后 １５ ｍｉｎ 左右开始细沟发
育，雨强大于 １．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１时，面蚀期输沙过程线波动性较明显，但不同坡度间（６°、９°、１２°）
变异度差异不大（０．２０、０．１９、０．１６），雨强对输沙速率的影响强于坡度．细沟侵蚀期输沙过程线
有波动，但波动性明显小于面蚀期，６°、９°、１２°坡下平均输沙变异系数分别为 ０．０５、０．０９ 和
０．１０，细沟发育多，且沟宽而浅．面蚀期和沟蚀期的输沙速率均与雨强和坡度呈显著的幂函数
关系．稳定输沙速率与径流率和含沙量呈显著线性关系．
关键词　 神府煤田； 非硬化道路； 侵蚀期； 输沙速率
∗国家自然科学基金项目（４０７７１１２７）、水利部公益性行业专项（２０１２０１０４８，２０１２０１０４７）、中国科学院西部行动计划项目（ＫＺＣＸ２⁃ＸＢ３⁃１３）和黄
土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室专项（１０５０２⁃Ｔ１）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗｌｗａｎｇ＠ ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ
２０１４⁃０４⁃１０收稿，２０１４⁃０９⁃２１接受．
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０２－０５２７－０８　 中图分类号　 Ｓ１５７． １　 文献标识码　 Ａ
Ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｒｏａｄｓ ｏｆ ｔｈｅ
Ｓｈｅｎｆｕ Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ， ｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ． ＧＵＯ Ｍｉｎｇ⁃ｍｉｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｗｅｎ⁃ｌｏｎｇ１，２， ＬＩ Ｊｉａｎ⁃ｍｉｎｇ１， ＨＵＡＮＧ
Ｐｅｎｇ⁃ｆｅｉ３， ＺＨＵ Ｂａｏ⁃ｃａｉ１，４， ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ５， ＬＵＯ Ｔｉｎｇ６ （ １Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｅｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ
Ｄｒｙｌａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ａ＆Ｆ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００， Ｓｈａａｎｘｉ， Ｃｈｉｎａ； ２Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００， Ｓｈａａｎｘｉ， Ｃｈｉｎａ； ３Ｋｅｙ Ｌａ⁃
ｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｅｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ， Ｊｉａｎｇｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， Ｎａｎｃｈａｎｇ
３３００２９， Ｃｈｉｎａ； ４Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ， Ｓｈａｎｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｉｇｕ ０３０８０１， Ｓｈａｎｘｉ， Ｃｈｉ⁃
ｎａ； ５Ｈｕａｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ， Ｃｈｉｎａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ⁃
ｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４， Ｃｈｉｎａ； ６Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００００， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（２）： ５２７－５３４．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｒｏａｄｓ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈｅｎｆｕ Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ ｈａｖｅ ａ ｕｎｉｑｕｅ ｃｏｎ⁃
ｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ． Ｔｈｅ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｒｅｇｏｌｉｔｈ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍ ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｕｓ， ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｗｅａｋｅｎｅｄ ａｎｔｉ⁃ｓｃｏｕｒａｂｉｌｔｙ ａｎｄ
ａｎｔｉ⁃ｅｒｏｄｉｂｉｌｉｔｙ． Ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ， ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｂｅｌｏｗ ｔｈｅ ｒｅｇｏｌｉｔｈ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ａｎｔｉ⁃ｅｒｏｄｉ⁃
ｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｒｏａｄｓ ｅｘｈｉｂｉｔ ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｕｎｄｅｒ ｒａｉｎ⁃
ｆａｌｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ
ａｎｄ ｅｒｏｓｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｎ ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｒｏａｄｓ ｗｉｔｈ ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅｓ
ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ３° ｔｏ １２° （３°， ６°， ９°， １２°） ｂｙ ａ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｒａｉｎｆａｌｌ． Ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｅａｋ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｇｏｌｉｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ｅｒｏ⁃
ｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｓｈｅｅｔ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｏｎｌｙ ａｔ ３° ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅ， ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ
０．０７ ｆｏｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ． Ｒｉｌｌｓ ｉｎ ｅｖｅｒｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｂｅｇａｎ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａｔ ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ６° ｔｏ １２°
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ２月　 第 ２６卷　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｆｅｂ． ２０１５， ２６（２）： ５２７－５３４
ａｂｏｕｔ １５ ｍｉｎ ａｆｔｅｒ ｒｕｎｏｆｆ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ． Ａｔ ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ｆｌｕｃｔｕａｔｅｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ａｔ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ ｏｆ ＞１．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１， ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｉｔｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ｗｅｒｅ ｌｉｔｔｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅｓ， ｗｉｔｈ ａｖｅｒａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ０．２０， ０．１９ ａｎｄ ０．１６， ｒｅ⁃
ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｈａｄ ａ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｔｈａｎ ｓｌｏｐｅ ｄｅ⁃
ｇｒｅｅ． Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｔ ｔｈｅ ｒｉｌｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｅｄ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ
ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ａｔ ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ｗｉｔｈ ａｖｅｒａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ０．０５，
０．０９ ａｎｄ ０．１０ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅｓ． Ｍａｎｙ ｗｉｄｅ ａｎｄ ｓｈａｌｌｏｗ ｒｉｌｌｓ ｅｖｏｌｖｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｒｉｌｌ ｅｒｏｓｉｏｎ
ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｗｅｌｌ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ａ ｐｏｗｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｄｅｇｒｅｅ ａｔ ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ａｎｄ ｒｉｌｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ． Ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｆｏｒ ａｌｌ ｔｈｅ
ｔｅｓｔｓ ｗａｓ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｒｕｎｏｆｆ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｓｈｅｎｆｕ Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ； ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｒｏａｄ； ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ； ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ．
　 　 从传统的成因⁃形态分类体系考虑，道路侵蚀既
不属于独立的侵蚀类型，也不是一种侵蚀方式［１］，
所以道路侵蚀作为一种特殊的侵蚀类型而存在．目
前，国内外学者已对各类型道路侵蚀规律做了大量
研究［２－５］，研究所采用的方法主要有室内外放水冲
刷和模拟降雨及室内冲刷＋降雨，由于受限于野外
的环境条件，室内模拟试验研究居多，然而室内模拟
试验对土壤的处理存在诸多不足，其研究的产沙规
律有待进一步深入和探索，并且其应用的侵蚀模型
的参数适用性及其结果的适用性也需要进一步商
榷．Ｚｉｅｇｌｅｒ 等［６］利用人工降雨试验研究不同土地覆
盖土壤导水率发现，道路产流时间短，且侵蚀强度远
远高于农耕地．徐学选等［７］对 １２ 种处理植物路进行
降雨试验的研究表明，５° ～ １０°坡的侵蚀强度分别是
３° ～５°和 ０° ～１°坡的 ３．７～６．５倍，且试验道路的 ３ 年
平均侵蚀模数远远小于土质道路． Ｃａｒｌｏｓ 等［８］对亚
热带干旱地区道路侵蚀研究发现，平均侵蚀速率是
当地自然侵蚀速率的 １５～５０倍．Ｘｕ等［９］研究降雨和
坡长对道路边坡侵蚀的影响发现，ＲＵＳＬＥ 中降雨侵
蚀力因子可以很好地预测道路边坡侵蚀，且径流深、
含沙量及侵蚀量随着坡长增加而减少．Ｃａｏ 等［１０］在
室内采用水槽试验，模拟陕西安塞机械碾压道路表
面土壤剥蚀过程，结果表明道路土壤容重导致的径
流分离和输沙过程与农地之间差异显著，径流功率
可作为估算道路剥蚀率的因子．Ｄｏｎｇ等［１１］对延安富
县 ３０．６％坡度的压实路及道路建设产生的弃土体进
行降雨试验，结果表明容重与径流率之间呈正相关
关系，水土流失量与坡度的相关性显著．另外，国内
外学者基于野外观测及室内模拟试验对坡面径流输
沙能力的研究做出了巨大贡献［１２－１７］，如 Ｇｏｖｅｒｓ
等［１３］研究了漫流条件下的输沙能力，Ｎｅａｒｉｎｇ 等［１７］
通过对细沟侵蚀试验的研究，推导出侵蚀产沙与水
流动力间的关系式，但各输沙能力公式应用条件较
为苛刻且各输沙能力公式涉及到的影响因素存在争
议，所以目前尚未存在一个能有效估算径流输沙能
力的经验或者理论公式［１５，１８］，尤其是针对矿区非硬
化道路产沙过程、输沙能力测算的研究更为鲜见．道
路路表由于机械碾压存在一定厚度的松散浮土层，
其下是碾压的硬地面［１０］ ．矿区非硬化路面的土壤物
理性质与农地或荒坡地有着明显的差异，导致发生
在道路路面上的土壤侵蚀过程和方式有别于农
地［１，１０］ ．降雨之后，神府煤田在运输、施工活动中产
生的非硬化道路表面产生大量泥浆，土壤流失严重，
且自然风干后经过机械碾压在其表面形成一定厚度
的、松散的细颗粒浮土层，对当地的生态环境产生了
严重影响．为此，本文研究了神府煤田非硬化道路坡
面输沙特征，为避免对非硬化道路土壤结构的扰动，
将试验小区布设于野外，分析不同坡度和雨强条件
下各个侵蚀期道路坡面输沙速率变化特征及其与各
因子的关系，并评价 Ｇｕｙ等［１９］提出的输沙模型在矿
区非硬化路面侵蚀中的适用性．
１　 研究地区与研究方法
１􀆰 １　 研究区概况
神府东胜矿区地处晋陕蒙三省的交界处
（３７°２０′—４０°１６′ Ｎ，１０８°３６′—１１０°３′ Ｅ），是世界八
大煤田之一，也是我国重要的煤碳供应基地，总面积
３．１２×１０４ ｋｍ２ ．该区属典型干旱半干旱大陆季风性气
候，年均气温 ６．１～９．１ ℃，年均降雨量 ３２５～４６０ ｍｍ，
降水多集中于 ７—９月，且多以暴雨形式发生，年蒸
发量 １６３６～２５３５ ｍｍ，气候条件尤为恶劣．该区为典
型的黄土丘陵地貌，处于黄河中游风蚀水蚀交错区、
黄河粗泥沙来源区、干旱半干旱生态环境脆弱带．地
表组成物质复杂，结构松散，易风化，抗蚀能力差，土
壤类型多为黄土及风沙土．植被生长发育较差，主要
为温带半干旱植被，沙地植被占多数，且覆盖度低．
８２５ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
由于其地表疏松、植被覆盖度小、位于暴雨中心，尤
其是在人类采矿活动扰动下，夏季水蚀剧烈并占主
导地位，春季以风蚀为主，风蚀水蚀交替进行，成为
水土流失最严重的地区之一．
１􀆰 ２　 试验设计
试验在中国科学院水利部水土保持研究所神木
侵蚀与环境试验站进行．试验设计中的非硬化道路
指经过人畜踩踏、运输机械长期碾压，在其表面未铺
设任何沙石、煤（矿）渣、沥青等防护物质，用于生
产、施工和运输的土质道路．
首先对本地区进行野外实地调查，主要调查内
容是非硬化地面的坡度、颗粒组成及当地降雨特征，
为试验控制因子类型及其范围的选取提供依据，根
据调查结果进行试验设计及小区的布设．下垫面的
颗粒的机械组成如表 １所示．相对于普通土质道路，
非硬化道路的容重偏大、孔隙度较小且存在一定厚
度的松散浮土颗粒，调查浮土厚度大部分集中在
０􀆰 ５ ｃｍ厚，土壤容重为 １．６５ ～ １．７２ ｇ·ｃｍ－３ ．经过野
外调查，坡度选择为 ３°、６°、９°、１２°，为当地的自然坡
度值；雨强依据当地多年自然降雨气象资料频率分
析，根据 ２０年一遇的频率标准，当地发生侵蚀性降
雨的雨强在 ０．５ ～ ２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１，依次选择雨强为
０．５、１􀆰 ０、１．５、２．０、２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１５个级别．
野外建立径流小区规格为 ３ ｍ×１ ｍ，每个坡度
建设 １个小区．各场试验边界条件的控制方法如下：
用铁锹将原始坡面翻动 ３０ ｃｍ 深，测量此时土壤含
水量，除去草被根系等杂物后将其平整夯实，根据含
水量计算每层覆土所需撒水量，后覆土夯实，每次均
匀覆土 ５ ｃｍ 厚，并使用石夯捶打夯实，前后覆土 ６
次，以达到最终的设计覆土厚度，最后一次不撒水夯
实，然后测定土壤密度及土壤质量含水量，两者误差
不超过 ５％，达到试验设计要求后用平头铁锹整平
路面．按照调查的浮土颗粒组成百分比，人工筛分
０􀆰 ０２～０．１、０．１ ～ ０．２５、０．２５ ～ ２ ｍｍ ３ 个级别的浮土，
按照各自比例对所需土壤进行配比，并均匀地配置
０．５ ｃｍ厚于路面之上．
每次试验后重新布置小区．小区下端设钢制三
角集水槽．试验装置为野外人工临时搭建，在小区周
围利用 １２根 ６ ｍ长、２０ 根 ３ ｍ长直径 ６ ｃｍ钢管搭
建降雨棚，四周用彩条布包围防止风等因素对试验
的干扰，搭建高度为 ３ ｍ，小区正上方布置一排下喷
式槽式人工模拟降雨器［２０］，使用三台潜水泵抽水至
小区内 ２ ｍ３储水桶，采用 ６０ ｍ 扬程泵通过阀门和
压力表控制雨强，控制喷头调节降雨均匀度使之接
近天然降雨．试验前率定雨强，方法与文献［２１］一
致，即在试验区域均匀摆放直径为 ２０ ｃｍ的盛雨器，
在小区 ４个角摆放，用雨量筒读取降雨量，换算为降
雨强度，率定雨强与设计雨强误差在 ３％以内；均匀
系数采用文献［２２］提出的描述喷灌水量分布均匀
性的定量指标———喷灌均匀系数（ＣＵ）进行每场降
雨的均匀系数计算，通过控制喷头调节器改变喷头
摆动频率来实现均匀度的变化，要求均匀度在 ８５％
以上，高度 ３ ｍ可达到要求的雨滴终速．雨强率定符
合要求后，快速掀起遮雨布，同时秒表计时，记录产
流时间、细沟出现时间、细沟稳定时间，产流后接泥
沙样，前 ３ ｍｉｎ内，每 １ ｍｉｎ 接 １ 次泥沙样，３ ｍｉｎ 后
每 ３ ｍｉｎ接 １ 次泥沙样，记录接样体积及时间，设计
产流历时 ４５ ｍｉｎ．
１􀆰 ３　 径流输沙速率的计算
在坡面侵蚀过程中，存在着径流分离土壤、泥沙
输移和沉积 ３个相互影响、相互制约的过程．一般认
为，径流剥蚀率与输移率呈反比，若径流输移率增
大，用于输移的能量增加，那么用于剥离土壤的能量
相应减少．输移能力越大，输移率就越高，当来沙量
或输移率小于输移能力时，就会发生土壤的分离，由
此可见，径流输沙速率反映径流能量在泥沙输移中
的分配状况．其关系可用 Ｆｏｓｔｅｒ 等［２３］提出的关系式
表示：
Ｄｒ ／ Ｄｃ＋Ｑｓ ／ Ｔｃ ＝ １
本研究中输沙速率表达式如下：
Ｔ＝Ｍｓ ／ （ｄ·ｔ）
式中：Ｄｒ为径流剥蚀率；Ｄｃ为径流剥蚀能力；Ｑｓ为径
流输沙速率；Ｔｃ为径流挟沙力；Ｍｓ为时间 ｔ（ ｓ）内所
接泥沙样质量（ｇ）；ｄ为径流宽度（ｍ）．
１􀆰 ４　 输沙模型
Ｇｕｙ等［１９］认为，坡面单宽输沙速率由雨强、坡
度、单宽流量、水流相对密度决定，其模型如下：
表 １　 土壤颗粒机械组成
Ｔａｂｌｅ １　 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ
粒径
Ｐａｒｔｉｃａｌ ｓｉｚｅ （ｍｍ）
非硬化地面
Ｎｏｎ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄ ｌａｎｄ （％）
＜０．００１ ０．８
０．００１～０．０１ ８．２
０．０１～０．０５ １５．０
０．０５～０．１ １８．９
０．１～０．２５ ２６．６
０．２５～０．５ ２３．２
０．５～１ ５．３
１～２ ２．１
９２５２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 郭明明等： 神府煤田非硬化道路不同侵蚀期输沙特征　 　 　 　 　
　 　 Ｔｃ ＝Ｔｃｆ＋Ｔｃｒ
Ｔｃｆ ＝ １０ａ０（Ｑｖ－Ｑｖｃｒ） ａ１ｓｉｎθａ２ρ∗ ａ３
Ｔｃｒ ＝ １０ｂ０Ｉｂ１Ｑｖ ｂ２ｓｉｎθｂ３ρ∗ ｂ４
Ｑｃｒ ＝ １．０６２×１０
－４ρ∗２．３６ｄ５０ ０．７９ｓｉｎθ
－１．４９
ρ∗ ＝ ρｓ ／ ρｆ－１
式中：Ｔｃ为单宽输沙能力（ｋｇ·ｍ
－１·ｓ－１）；Ｔｃｆ、Ｔｃｒ分
别为水流和雨强贡献输沙的能力（ｋｇ·ｍ－１·ｓ－１）；
Ｑｖ和 Ｑｖｃｒ分别为径流率和临界径流率； θ 为坡度
（°）；Ｉ为雨强（ｍ·ｓ－１）；ρ∗为相对密度；ρｓ 为固相密
度，取 ２． ６５；ρｆ 为水流密度（ ｋｇ·ｍ
－３）；ａ０ ＝ ４． ７２，
ａ１ ＝ １．２３，ａ２ ＝ １．８３、ａ３ ＝ －２．２５，ｂ０ ＝ ６．８０，ｂ１ ＝ ０．９９，
ｂ２ ＝ ０．８２，ｂ３ ＝ １．１３，ｂ４ ＝ －１．８９；ｄ５０为中值粒径（ｍ），
本研究取 ０．０００１７５．模型适应坡度为 ｓｉｎθ ＝ ０􀆰 ０１ ～
０􀆰 １５．将 ３° ～１２°下稳定输沙样本作为研究数据源．
采用 ＳＰＳＳ １６．０软件对数据进行回归分析和相
关分析（α＝ ０．０５），利用 Ｏｒｉｇｉｎ ８．５软件绘图．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 不同侵蚀期输沙速率变异特征
２􀆰 １􀆰 １面蚀期的输沙特征　 非硬化路面的侵蚀过程
分为 ３个阶段———面蚀期、细沟侵蚀期及输沙稳定
期．根据试验观察和记录，３°坡路面 ５ 次降雨试验均
未出现明显的细沟；６° ～ ９°坡下各次降雨均有不同
程度的细沟发育，在产流后第 １５分钟前后细沟开始
发育．故本文的面蚀研究时间段定为：３°坡 ０ ～ ４５
ｍｉｎ，６° ～１２°坡 ０～１５ ｍｉｎ，分析此期间的输沙特征．
经过长期碾压形成的矿区非硬化道路在其表面
形成一定厚度的薄层浮土，且土壤颗粒粒径较小，这
使得土壤表层颗粒更为分散，这些细颗粒在形成的
薄层径流作用下在沟蚀发生前出现了第一个输沙峰
值，且出现峰值的时间均在产流第 ９ 分钟之前，０．５、
１．０ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强的峰值不明显，而 １􀆰 ５ ～ ２􀆰 ５
ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强的输沙峰值远大于其他雨强，且坡
度越大、峰值也越大（图 １）．这是由于随着雨强增
大，雨滴撞击表层土壤能量增大，溅散颗粒量增多，
且坡度越大，颗粒在坡面的稳定性越差、沿坡面的下
滑分力越大、颗粒输移出坡面的时间越短，故输沙峰
值随着雨强和坡度的增大而增大．随着雨滴的击打
及颗粒的输移，坡面细颗粒很快堵塞土壤表层孔隙
形成临时结皮，入渗率下降，坡面形成明显薄层径
流，薄层径流对溅散颗粒有搬运作用；输沙峰值过
后，可搬运松散颗粒越来越少，输沙状态较前期稳
定，即第９ ～ １５分钟时间段内坡面输沙下降并趋于
图 １　 输沙速率随时间变化
Ｆｉｇ．１　 Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ．
稳定，此时段内，随着坡面溅散颗粒的越来越少、径
流率的增大，坡面径流对硬地面作用能量增大，土壤
含水量越来越大，抗蚀性变差，并有侵蚀穴出现，发
育至第 １５分钟后细沟出现，在 ９ ～ １５ ｍｉｎ 时段内面
蚀逐渐向细沟侵蚀过渡．
各坡度不同雨强下的输沙速率波动性有着复杂
的变化，为更加直观表达面蚀期输沙波动性，采用输
沙速率样本的变异系数（ＣＶ）对其波动性进行描述．
坡度为 ３°时，整个降雨期坡面侵蚀一直处于面
蚀状态，输沙速率过程线较为平缓，变异系数较小
０３５ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
（０􀆰 ０２９～０．１１），对于 ３°坡，根据面蚀物质来源可具
体分为两个阶段，即表层浮土松散细颗粒侵蚀期和
浮土层下硬地面面蚀期．对于 ６° ～ １２°坡，当雨强和
坡度增大时，雨滴作用于薄层水流的能量增加，剥蚀
表层土壤厚度将大于表层浮土厚度，当径流将浮土
搬运完成后，水流开始侵蚀浮土下硬地面，由于其抗
蚀性较高，分离土壤需要一段时间，故而输沙速率出
现波动，输沙变异系数剧增，６°、９°、１２°坡各雨强下
输沙变异系数分别为 ０． ０９ ～ ０． ３２、 ０． １２ ～ ０􀆰 ３９、
０􀆰 １３～０．２３．另外，面蚀期输沙速率随着雨强的增大
而增大，这是由于雨强越大，径流深度越大，径流剥
蚀和输移能力均提高，３°坡 ０．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强平均
输沙速率为 ０􀆰 ０５ ｇ·ｍ－１·ｓ－１，其他雨强输沙速率是
其 ７．１～３４．１倍；６°、９°、１２°坡 １．０～２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强
输沙速率分别是 ０．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强平均输沙速率的
３．１～４５．４、３．３ ～ ４７．３、３．８ ～ １９．５ 倍．坡度和雨强对输沙
速率的影响显著（Ｐ＜０．０５），回归方程如下：
Ｔｍ ＝ ０．１１Ｉ２．２１Ｓ０．８４， Ｒ２ ＝ ０．８８， Ｎ＝ ２０
式中：Ｔｍ为面蚀期平均输沙速率（ｇ·ｍ
－１·ｓ－１）；Ｉ 为
降雨强度（ｍｍ·ｍｉｎ－１）；Ｓ为坡度（°）．
２􀆰 １􀆰 ２细沟侵蚀期的输沙特征 　 ３°坡在 ０． ５ ～ １． ０
ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强时由于非硬化道路土壤容重较大，
抗蚀性强，所以在试验中并未出现细沟，而在 １．０ ～
２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强时，产流后 １５ ｍｉｎ内细沟侵蚀穴
均已开始，但是由于坡度较小，松散颗粒搬运完后，
径流开始从硬地面表层向下湿润，上层土壤的可蚀
性逐渐变小，因而侵蚀穴产生后，以拓宽发育为主且
横向拓宽速度与幅度远大于纵向下切，侵蚀形态与
面蚀效应相似，不纳入细沟范畴；当坡度＞３°时，各
雨强下均有不同程度的细沟发育，因而坡度对非硬
化道路细沟的发育有着重要影响．
临时结皮形成后，坡面入渗率减小，流量增大，
径流冲刷力增大，结皮逐渐消失，土壤抗蚀性降低，
随着细沟间侵蚀的继续，面状水流在低洼处汇集成
线状水流，侵蚀力迅速增大，在坡面多处薄弱环节形
成侵蚀穴，细沟的下切沟头形成，细沟开始发育，输
沙过程线在产流后 １５ ｍｉｎ 左右出现转折点．由图 １
可以看出，沟蚀期输沙速率过程线并未出现多峰多
谷的现象，但输沙速率远高于面蚀期．结合输沙变化
过程与试验时对细沟发育的观察，细沟下切发育缓
慢，侵蚀沟深度较浅，细沟间形成的含沙水流向沟内
汇集时对细沟的拓宽有助推作用，因此细沟边坡角
被冲刷后较平缓，接受水流冲刷的沟壁基底本身容
重大，抗蚀性强，所以在侵蚀过程中并未出现较多的
沟壁崩塌等重力侵蚀现象．０．５、１．０ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强
的输沙过程线最为平缓，１．５～２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强的
输沙过程线波动性有所提高．根据试验过程中对细
沟发育过程的统计， ６°坡各雨强下细沟沟长为
２０～１９０ ｃｍ发育不等，沟宽 ４．０ ～ ７．５ ｃｍ，沟深 １．１ ～
３􀆰 ４ ｃｍ；９°时各雨强下沟长为 １０ ～ １７０ ｃｍ，沟宽 ３ ～
７ ｃｍ，沟深 ０．６～３．９ ｃｍ；１２°时各雨强下沟长为 １５ ～
１９０ ｃｍ，沟宽 ３～ ６ ｃｍ，沟深 １．６ ～ ２．６ ｃｍ，雨强越大，
以上细沟特征值越大，由此可见细沟发育宽而浅且
毛细沟较多，因此输沙过程线整体较平缓．
６°时各雨强下输沙变异程度的差异不显著
（０．０３～０．０６），９、１２°时输沙变异系数（ＣＶ）分别为
０􀆰 ０２～０．１２、０．０４ ～ ０．１６．输沙速率变异性与坡度、雨
强关系密切，偏相关分析发现，坡度对输沙速率变异
性影响较雨强大．随着雨强的增大，细沟输沙速率亦
随之增大，一方面由于雨滴击打沟间地造成层状侵
蚀加剧，另一方面细沟内径流剪切能力提高，导致剥
蚀更多的泥沙，因而输沙速率随着雨强增大呈增大
趋势．６°、９°、１２°坡 ０．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强输沙速率分
别为 ０． １５、 ０． ３２、 ０． ６２ ｇ · ｍ－１ · ｓ－１， １． ０ ～ ２． ５
ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强下输沙速率分别是 ０．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１
雨强下的４．６～１２．２、４．５ ～ ４４．６、２．６ ～ １７．１ 倍．坡度、雨
强对输沙变化都有显著的贡献，其回归方程如下：
Ｔｇ ＝ ０．１２Ｉ１．８８Ｓ０．９６， Ｒ２ ＝ ０．８８， Ｎ＝ １５
式中：Ｔｇ为沟蚀期平均输沙速率（ｇ·ｍ
－１·ｓ－１）；Ｉ 为
降雨强度（ｍｍ·ｍｉｎ－１）；Ｓ为坡度（°）．
２􀆰 ２　 稳定期输沙特征及其与各因子关系
本研究 ２０场降雨试验中，降雨后期的细沟输沙
速率基本稳定下来，土壤剥蚀率和输沙率处于动态
平衡状态．细沟土壤剥蚀和输移达到平衡后，各水蚀
因子对输沙的影响也达到了稳定状态，因此将各次
降雨稳定时期的输沙速率数据作为分析对象． ３°、
６°、９°、１２°坡各雨强下输沙的 ＣＶ 分别为 ０． ０２ ～
０􀆰 ０５、０．０１～０．０８、０．０３～０．０９、０．０２～０􀆰 ０５．降雨强度是
侵蚀力的来源，且对坡面及细沟水流具有一定的紊
动作用，径流大小决定水流对土壤的剪切强度，而剪
切力与土壤剥蚀量有着直接的关系，剥蚀后土壤颗
粒在水流作用下部分沉积、部分随水流向下输移，含
沙量大小直接反映输沙强度，而动能反映着水流能
量在土壤剥离、输沙等环节的分配状况，因此，本文
将雨强、坡度、径流率、含沙量、剪切力及动能 ６个因
子作为影响输沙强度的因素．
输沙速率与含沙量、剪切力、雨强及径流率呈显
著正相关．从雨强增大的角度分析，雨强越大、侵蚀
１３５２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 郭明明等： 神府煤田非硬化道路不同侵蚀期输沙特征　 　 　 　 　
稳定后坡面径流厚度也越大，径流率增大的同时水
流受到地表阻力也会削弱，径流挟沙能力增大，对土
壤的剪切力增大，从而使输沙速率增大．另外，输沙
速率与径流动能和坡度之间不存在明显的相关关
系．从能量角度分析，随着坡度增大，径流自坡顶向
坡脚流动时存在一个重力分加速度，因此径流动能
有所增加，携带土壤颗粒也有所增多，在流动过程中
能量分配是不断变化的，消耗于剥蚀和搬运泥沙的
能量有所增加，而维持水沙运动的能量却未增加，因
此含沙量与输沙速率呈显著相关，而坡度和动能因
子与输沙速率无相关性．逐步分析输沙速率与各相
关因子的回归方程如下：
Ｔｗ ＝ ０．４５Ｗ＋０．０８９Ｓｖ－２．１２， Ｒ２ ＝ ０．９１， Ｎ＝ ２０
式中：Ｔｗ为输沙速率；Ｗ为径流率；Ｓｖ为含沙量．
２􀆰 ３　 输沙模型适用性评价
为验证 Ｇｕｙ等［１９］所提公式在非硬化道路稳定
输沙能力的应用情况，将次降雨稳定输沙能力计算
值和实测值进行比较．结果表明，输沙速率实测值与
计算值之间差异达到显著水平．将 Ｇｕｙ 等［１９］所提公
式中的参数重新率定，在 Ｏｒｉｇｉｎ ８．５软件中将模型表
达式进行自定义，将实际输沙速率样本使用自定义
后的模型进行拟合，率定后的参数为 ａ０ ＝ ３．８、ａ１ ＝
２􀆰 ７、ａ２ ＝ １． ５３、ａ３ ＝ － ２． ０５、ｂ０ ＝ ６． ６８、ｂ１ ＝ ０． ９６、ｂ２ ＝
０􀆰 ８４、ｂ３ ＝ １．１３、ｂ４ ＝ －２．１．计算值与率定后计算值的
图 ２　 参数率定前（ａ）、后（ｂ）输沙模型［２３］计算输沙速率与
实测输沙速率对比
Ｆｉｇ．２　 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓ⁃
ｐｏｒｔ ｒａｔｅｓ ｆｒｏｍ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｍｏｄｅｌ［２３］ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｅｑｕａｔｉｏｎ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｕｎ⁃ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ （ａ） ａｎｄ ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ （ｂ）．
相关系数为 Ｒ２ ＝ ０．８９（Ｐ＜０．０１），表明调整后计算值
与实测值之间的相关性显著（图 ２）．说明改进后的
Ｇｕｙ公式可以更好地预测非硬化道路稳定输沙速
率．Ｇｕｙ 公式将输沙速率的贡献来源（即径流和降
雨）分开计算，并引入径流率和含沙量这两个变量
对模型进行完善，并且对本试验的适用性较好，与本
研究模拟出的经验方程中变量相同，这也说明此模
型结构能有效地估算非硬化道路坡面的稳定输沙能
力，但计算时需要进行参数的重新率定以适应不同
条件下的结果．
３　 讨　 　 论
赵晓光［２４］认为，在坡面不形成细沟、坡度＜６°情
况下，雨滴击溅产生松散颗粒量占面蚀过程总侵蚀
量的 ８０％；姚文艺［２５］认为，其所占比例受雨强变化
影响．本研究将产流初期溅蚀过程产生的侵蚀量作
为面蚀侵蚀量的一部分考虑，在 ４ 种坡度侵蚀过程
中 ３°坡面只发生面蚀，表明坡度对道路侵蚀方式的
影响显著［１１］，各次降雨面蚀期浮土被搬运出现了输
沙峰值，与许多研究结论一致［５，２６－２７］。 ６°、９°、１２°
坡细沟侵蚀发生在产流后第 １５ 分钟前后，而田
风霞等［５］ 在室内模拟研究 １５°土质道路在 ２． ０
ｍｍ·ｍｉｎ－１雨强下产流后 １０ ｍｉｎ 即出现细沟，早于
本研究，原因可能为：１）田风霞等［５］室内模拟道路
时人工装填的土壤容重（１．５ ｇ·ｃｍ－３）低于本研究，
且本试验的模拟路面上还存在 ０．５ ｃｍ厚的浮土，与
硬地面土壤为两种不同质地结构的叠加体，在侵蚀
过程中浮土颗粒会被均匀的层状水流搬运后才在硬
地面抗蚀性差处出现细沟下切沟头，所以浮土的存
在减缓了细沟的发育进程；２）由于田风霞等［５］所研
究道路坡度（１５°）高于本研究，增大了径流剪切硬
地面土壤的能力．面蚀期输沙速率变异系数（０．０３ ～
０􀆰 ３９）高于细沟侵蚀期（０．０２ ～ ０．１６），这也说明道路
浮土的侵蚀波动性较硬地面高，且面蚀期输沙速率
与坡度和雨强呈显著幂函数关系（Ｒ２ ＝ ０．８８）．
在沟蚀期，３°坡雨强大于 １．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１时，形
成的细沟向两侧拓宽，且数目多，沟宽远大于沟深，
多条细沟很快在整个坡面连接起来，在本研究中将
这种情况纳入面蚀范畴．本研究中 ６°、９°、１２°坡面各
次降雨均有细沟出现，经过长期碾压的路面在各处
抗蚀性较强且均匀，形成的细沟宽而浅，有时会出现
小范围微崩塌现象，但总体上输沙过程较面蚀期稳
定，这与一般土质道路输沙过程有一定差异［５，２８］，除
６°坡 ２．０、２．５ ｍｍ·ｍｉｎ－１下两次试验外，细沟输沙率
２３５ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
均随产流时间的增加而增大，坡度和雨强越大，输沙
速率越大．不同坡度下细沟径流输沙率随径流过程
的变化与不同雨强下细沟径流输沙率随径流过程的
变化具有极大的相似性［２９］ ．分析发现，细沟侵蚀期
的输沙变异系数（０．０２ ～ ０．１６）低于面蚀期，这可能
是由于路面土壤容重较大、抗蚀性强，使径流剥蚀土
壤过程缓慢下来．Ｆｕ 等［３０］认为，影响道路侵蚀的因
素有降雨历时、表层物质组成、路面径流水动力学特
征及交通碾压状况等，但雨滴击溅和径流动能是引
起路面侵蚀的最主要因素，即面蚀期径流输沙来源
于降雨初期雨滴对浮土颗粒的击溅作用，浮土输移
完后，坡面径流动能是硬地面土壤被剥蚀的主导因
子．细沟输沙速率与坡度和雨强呈显著的幂函数关
系（Ｒ２ ＝ ０．８８）．
对雨强、坡度、径流率、含沙量、剪切力、动能与
输沙强度进行偏相关分析发现，径流率和含沙量可
作为输沙速率预测指标，三者呈线性关系 （Ｒ２ ＝
０􀆰 ９１）．径流和侵蚀泥沙共同组成了含沙水流，径流
率的大小实际上决定了水流可以挟带泥沙的数量，
而含沙量则可表征径流实际输沙数量，这与黄鹏飞
等［３１］、谭贞学等［３２］关于细沟输沙与水动力学参数
关系的预测有所不同，原因在于黄鹏飞等［３１］采用的
径流冲刷方法与本研究的模拟降雨方法对细沟输沙
的影响有显著差异．Ｇｕｙ 等［１９］将输沙速率归于降雨
和径流的影响，建立的水流贡献模型中变量为径流
率和含沙量，与本研究结果相同．重新率定参数后的
模型预测结果与本研究结果相关性显著 （ Ｒ２ ＝
０􀆰 ８９）．
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作者简介　 郭明明，男，１９９１ 年生，硕士研究生．主要从事生
产建设项目土壤侵蚀与水土保持研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｓｔ＿ｇｍｍ＠
１６３．ｃｏｍ
责任编辑　 杨　 弘
４３５ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷