朱慧鑫，胡曉靜，程金花*，戴矜君，張勇剛，程競(jìng)萱

（1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京　100083；2.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，100048　北京；3.國(guó)家林業(yè)局水土保持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100083）

在坡面土壤侵蝕中，坡面徑流為主導(dǎo)因素。土壤分離為侵蝕重要表現(xiàn)形式，侵蝕程度取決于徑流水動(dòng)力學(xué)特征。探究坡面徑流水力學(xué)及坡面土壤侵蝕動(dòng)力學(xué)特征，認(rèn)識(shí)坡面侵蝕過(guò)程和規(guī)律，是建立坡面侵蝕物理模型基礎(chǔ)[1-2]。學(xué)者研究不同試驗(yàn)條件下坡面流水力學(xué)特征及土壤分離能力與侵蝕水動(dòng)力學(xué)參數(shù)間關(guān)系。Abraham和Gilley等結(jié)合坡面流細(xì)溝侵蝕中泥沙運(yùn)動(dòng)、水力學(xué)參數(shù)及土壤分離過(guò)程等，研究坡面流侵蝕機(jī)理[3-4]；Lyle等提出基于室內(nèi)水槽試驗(yàn)下坡面徑流過(guò)程中徑流剪切力與土壤分離速率間關(guān)系[5]；Mcisaac等研究表明，水流功率對(duì)土壤分離預(yù)測(cè)有重要作用[6]；蔣芳市等對(duì)崩崗崩積體土壤作室內(nèi)水槽放水沖刷試驗(yàn)，指出水流剪切力、水流功率與土壤分離速率間呈線性關(guān)系[7]；張科利等研究黃土陡坡上細(xì)溝流水動(dòng)力學(xué)特性，分析其變化規(guī)律及影響因素，提出系數(shù)估算問(wèn)題[8]；陳浩等設(shè)計(jì)移動(dòng)式變坡鋼質(zhì)小區(qū)對(duì)黃綿土沖刷，擬合水流含沙量與各侵蝕水力學(xué)參數(shù)，提出細(xì)溝徑流剪切力動(dòng)力作用過(guò)程影響細(xì)溝水流變化[9]；吳秋菊等對(duì)土壤結(jié)皮坡面采用室內(nèi)人工模擬徑流沖刷，闡述結(jié)皮對(duì)坡面流水動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)影響及與土壤侵蝕量關(guān)系[10]；任熠等描述長(zhǎng)江上游紫色土區(qū)變坡度變流量條件下雷諾數(shù)、佛汝德數(shù)、阻力系數(shù)及Manning糙率系數(shù)變化規(guī)律[11]。在不同試驗(yàn)對(duì)象及條件下，坡面流土壤侵蝕水動(dòng)力學(xué)特征差異較大，需開(kāi)展定量定性探討。

Cerda提出植被覆蓋可能改變地上水文特征，對(duì)侵蝕泥沙分離、輸移和沉積影響較大[12]。近年來(lái)，在坡面流水動(dòng)力學(xué)特征研究中，植被特別是草地覆蓋研究影響徑流水力學(xué)特性。目前，研究集中于草被覆蓋下坡面流水動(dòng)力學(xué)特征[13-15]，但因野外條件下坡面流試驗(yàn)不易控制，多采用室內(nèi)模擬土壤沖刷試驗(yàn)或室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)，對(duì)野外原型坡面水流沖刷過(guò)程中不同草被覆蓋條件下土壤侵蝕水動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究較少。北京地區(qū)褐土土層薄，結(jié)構(gòu)性差，徑流沖刷危害明顯，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。紫花苜蓿作為北京常見(jiàn)草本植物，具有抗干旱和固氮能力。因此，研究紫花苜蓿覆蓋下坡面流水動(dòng)力學(xué)特征及其對(duì)土壤侵蝕作用，對(duì)保持北京地區(qū)水土、改良土壤結(jié)構(gòu)具有重要意義。本研究以5°坡為例，在改變流量（1.0、2.0和3.0 m3·h-1）條件下開(kāi)展野外徑流小區(qū)放水沖刷試驗(yàn)，旨在分析不同植株密度、植物布設(shè)方式下坡面流在不同流量下徑流沖刷水動(dòng)力學(xué)特征，建立坡面土壤分離速率與水動(dòng)力學(xué)參數(shù)間函數(shù)關(guān)系，闡明不同草被覆蓋條件下坡面流土壤侵蝕水動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于北京市延慶縣高廟屯小流域上辛莊水土保持示范園區(qū)（E116°11′50″～116°15′39″，N40°30′29″～40°32′38″），屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季氣候干冷，夏季濕熱，降雨集中于夏季，年平均氣溫8.5℃，年均降水量476.7 mm，豐水年達(dá)689.3 mm，枯水年僅298.4 mm。研究區(qū)屬典型華北土石山區(qū)，地貌類型主要為山地，土壤類型為褐土，植被覆蓋良好，以灌草木、農(nóng)作物及林地為主。區(qū)域內(nèi)以水力侵蝕為主，溝壑密布，土壤侵蝕模數(shù)為530 t·km-2·a-1，溝壑密度為0.46 km·km-2。

2　材料與方法

2.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年7月采用低流量下坡面連續(xù)沖刷方法，沖刷區(qū)坡面坡度5°，尺寸為4 m×0.7 m×0.2 m（長(zhǎng)×寬×高），0.3 m×0.7 m×0.3 m溢流槽于條狀地塊上部放置，在條狀地塊下部設(shè)置規(guī)格為0.7 m×0.3 m梯形集水槽。坡面頂端配置潛水泵（WQD25-10-2.2QG），DN40流量計(jì)調(diào)節(jié)水槽水流穩(wěn)定、均勻。試驗(yàn)在覆蓋植物為紫花苜蓿（Medicago sativa L.）坡面上開(kāi)展，紫花苜蓿于2016年4月種植，坡面植株平均株高18 cm，平均根長(zhǎng)20 cm，平均莖徑0.8 cm，平均根徑0.4 cm，各坡面基本達(dá)植株布設(shè)要求，試驗(yàn)沖刷坡面設(shè)計(jì)如表1。試驗(yàn)設(shè)置流量為1.0、2.0、3.0 m3·h-1，共240個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)2次，共作有效試驗(yàn)480次。

表1　試驗(yàn)沖刷坡面設(shè)計(jì)因素Table 1　Design of experimental treatments

試驗(yàn)前將水流流量和坡度調(diào)至設(shè)計(jì)流量和坡度，多次人工率定水流流量，保證流量準(zhǔn)確穩(wěn)定。試驗(yàn)放水沖刷過(guò)程中，以30 s為1個(gè)周期，每30 s測(cè)定并記錄各水平觀測(cè)點(diǎn)水深數(shù)據(jù)，測(cè)定坡面流流速數(shù)據(jù)。記錄水溫，得水流運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。同時(shí)在每個(gè)周期前10 s收集集水區(qū)下方采樣點(diǎn)徑流和泥沙樣，間隔20 s收集下一個(gè)徑流和泥沙樣，沉積泥沙樣在105℃下烘干稱重。

Excel 2016作數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，繪制相應(yīng)圖表作比對(duì)，SPSS 18.0作相關(guān)性分析。

2.2　數(shù)據(jù)計(jì)算及分析

2.2.1水流動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算及分析

為準(zhǔn)確描述不同草被覆蓋條件下坡面流過(guò)程中水流動(dòng)力學(xué)特征及其對(duì)土壤侵蝕影響，本研究選取徑流剪切力、水流功率、雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)4個(gè)水動(dòng)力學(xué)參數(shù)為主要研究指標(biāo)。計(jì)算細(xì)溝坡面水動(dòng)力學(xué)參數(shù)借鑒河流水力學(xué)理論和方法[16]，公式如下：

①流速（V）：表面流速用高錳酸鉀染色法測(cè)定，斷面平均流速為坡面流不同流態(tài)分別與其修正系數(shù)k（層流，k=0.67；過(guò)渡流，k=0.70；紊流，k=0.80）乘積。

②水深（h）：游標(biāo)卡尺（精度0.02 mm）測(cè)量，每30 s測(cè)定5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)水深，取平均值為觀測(cè)時(shí)段內(nèi)此觀測(cè)斷面平均水深。

③雷諾數(shù)（Re）：判別層流紊流定量標(biāo)準(zhǔn)，表征水流慣性力與粘滯力比值無(wú)量綱參數(shù)，公式為：

式中，V為平均流速（m·s-1）；R為水力半徑（m），用水深h代替；v為水流粘滯性系數(shù)（m2·s-1），為水流溫度函數(shù)。

④弗勞德數(shù)（Fr）：判斷緩流急流定量標(biāo)準(zhǔn)，表征水流慣性力與重力比值，公式為：

式中，V為平均流速（m·s-1）；g為重力加速度（9.8 m·s-2）；h為水深（m）。

⑤徑流剪切力（τ）：反映徑流在流動(dòng)時(shí)對(duì)坡面土壤剝蝕力參數(shù)。

式中， τ為徑流剪切力（Pa或N·m-2）； γm為渾水密度（kg·m-3），考慮含沙量影響；R為水力半徑（m），用水深h代替；J為水力能坡，用坡度正切值近似代替。

⑥水流功率（ω）：表征作用于單位面積水流所消耗功率，反應(yīng)剝蝕一定量土壤所需功率。

式中， ω為水流功率（N·m-1·s-1）；τ為徑流剪切力（Pa或N·m-2）；V為平均流速（m·s-1）。

2.2.2土壤侵蝕參數(shù)計(jì)算及分析

土壤分離作為侵蝕初級(jí)階段泥沙主要來(lái)源，其活躍程度可表征坡面土壤侵蝕強(qiáng)度[17]。故本研究選擇土壤分離速率指標(biāo)衡量土壤侵蝕程度。

土壤分離速率（Dr）：表征單位時(shí)間、單位面積，土壤顆粒從土體分離掉土壤量。

式中，Dr為土壤分離速率（kg·m-2·s-1）；Ww為試驗(yàn)前土壤干土重（kg）；Wd為試驗(yàn)后土壤干土重（kg）；t為沖刷時(shí)間（s）；A為土壤樣本表面積（m2）。

3　結(jié)果與分析

3.1　坡面流水力學(xué)特征

在自然降水過(guò)程中，當(dāng)降水強(qiáng)度超出地表下滲程度，坡面開(kāi)始產(chǎn)流[18]。地表產(chǎn)流后以漫流形式?jīng)_刷表土，在向下流動(dòng)過(guò)程中受地表起伏影響匯集，水深逐漸增大，流速增加，形成股流。在股流沖刷下，土壤侵蝕發(fā)生，坡面形成細(xì)溝。此時(shí)，徑流流態(tài)變化較大。但目前坡面流理論不完善，各指標(biāo)（如水深）數(shù)值較小，易受邊界條件影響，通常利用水力學(xué)明渠水流理論探討坡面侵蝕水流的水動(dòng)力學(xué)機(jī)制，簡(jiǎn)化實(shí)際問(wèn)題[19]。

不同流量下各坡面侵蝕水流水力學(xué)特征如表2所示。

表2　不同流量下各坡面侵蝕水流水力學(xué)特征Table 2　Hydraulics characteristics of erosion water flow under different flows in different slopes

由表2可知，徑流雷諾數(shù)隨流量不同變化較大，相同流量下，各坡面雷諾數(shù)差異較大。在本試驗(yàn)坡度和流量范圍內(nèi)，坡面流雷諾數(shù)在280～1 023間變化。流量為1 m3·h-1時(shí)，層流為各坡面水流流態(tài)（雷諾數(shù)為280～310），流量為2 m3·h-1時(shí)，水流流態(tài)介于層流和過(guò)渡流間（雷諾數(shù)為570～633），流量為3 m3·h-1時(shí)，流態(tài)為過(guò)渡流（雷諾數(shù)為886～1 023）。在相同坡面不同流量條件下，坡面徑流流態(tài)不同，隨流量增加雷諾數(shù)變大，水流紊動(dòng)程度增大，表明徑流侵蝕力和輸移能力增加。

不同坡面覆蓋情況下，坡面流雷諾數(shù)存在差異。雷諾數(shù)基本排列為：1號(hào)坡面（裸坡）＞2號(hào)坡面（20株·m-2，行緊密排列）＞4號(hào)坡面（30株·m-2，行緊密排列）≈3號(hào)坡面（20株·m-2，隨機(jī)排列）。表明裸坡情況下水流流態(tài)紊動(dòng)，可能與裸坡土體對(duì)水流阻力較小，流體動(dòng)能相對(duì)較大有關(guān)。同時(shí)，橫向比較也可看出隨植被密度增大，坡面流雷諾數(shù)增加明顯，而植株行排列和隨機(jī)排列對(duì)雷諾數(shù)變化影響不大。表明沖刷過(guò)程中，放水流量一定時(shí)，植被密度對(duì)坡面流流態(tài)影響較大，植被增加可有效減小水流紊動(dòng)性，作用較明顯。

弗勞德數(shù)指徑流慣性力和重力之比。Leung等研究指出，當(dāng)弗勞德數(shù)＜1時(shí)，徑流為緩流，當(dāng)弗勞德數(shù)＞1時(shí)，徑流為急流[20]。

由表2可知，在試驗(yàn)坡度流量范圍內(nèi)，坡面流弗勞德數(shù)均小于1，表明坡面流在不同坡面沖刷過(guò)程中均屬緩流。不同坡面弗勞德數(shù)隨流量正向遞增，流量弗勞德數(shù)穩(wěn)定在0.40（1 m3·h-1）、0.45（2 m3·h-1）、0.48（3 m3·h-1），但變化幅度較小。不同坡面地表覆蓋情況下，弗勞德數(shù)變化不明顯，間接表明其對(duì)不同植被覆蓋下水土流失過(guò)程表征作用不顯著。

3.2　坡面流侵蝕水動(dòng)力特征

徑流剝離和沖刷土壤為做功消耗能量過(guò)程，在不同植被覆蓋條件下各坡面土體受侵蝕過(guò)程中，徑流剪切力、水流功率變化，對(duì)坡面土壤侵蝕過(guò)程及特征等有決定作用。

3.2.1土壤分離速率隨沖刷時(shí)間變化特征

土壤分離為土壤侵蝕發(fā)生初始階段，該過(guò)程實(shí)質(zhì)為土壤顆粒受降雨擊濺和徑流沖刷脫離土壤母質(zhì)。研究對(duì)坡面坡度為5°不同植被布設(shè)方式覆蓋下，分析3個(gè)流量各坡面土體沖刷試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，在相同坡度下，各土層土壤分離速率隨徑流流量增大而增大，總體隨沖刷時(shí)間延長(zhǎng)波動(dòng)性先增后減。各坡面不同流量條件下土壤分離速率變化曲線見(jiàn)圖1。

圖1　各坡面不同流量條件下土壤分離速率變化曲線Fig.1　Variation of soil detachment rate with flow discharge under different slopes

由圖1可知，在5°坡面坡度下，徑流沖刷流量越大，土壤分離速率越大，且3 m3·h-1流量條件下土壤分離速率顯著高于1 m3·h-1；同時(shí)，坡面沖刷流量為3 m3·h-1時(shí)土壤分離速率增加和減少幅度最大，流量為1 m3·h-1時(shí)，土壤分離速率增加和減少幅度最小，表明沖刷流量與土壤分離速率動(dòng)態(tài)變化過(guò)程關(guān)系緊密，沖刷流量越小，土壤分離速率動(dòng)態(tài)變化越趨于平緩。因此，有必要進(jìn)一步定量分析流量對(duì)各坡面土壤分離速率影響，對(duì)5°各坡面土壤分離速率隨流量變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)作多元統(tǒng)計(jì)分析，得土壤分離速率與流量相關(guān)關(guān)系回歸方程（見(jiàn)表3）。

表3　各坡面土壤分離速率與流量相關(guān)關(guān)系Table 3　Relationships between soil detachment rate and flow discharge relative to different slopes

由表3可知，本研究試驗(yàn)條件下各坡面土壤分離速率與流量相關(guān)關(guān)系可用對(duì)數(shù)函數(shù)回歸方程較好擬合（R2＞0.916），相關(guān)性顯著。同時(shí)，橫向比較不同植被覆蓋條件下坡面土壤分離速率，可發(fā)現(xiàn)亦存在差異。如圖1a、b、d所示，橫向?qū)Ρ戎仓昝芏炔煌髌旅嫱寥婪蛛x速率變化幅度，1號(hào)坡面（裸坡）＞2號(hào)坡面（植株密度20株·m-2，行緊密排列）＞4號(hào)坡面（植株密度30株·m-2，行緊密排列），表明相同放水條件下，土壤分離速率變化幅度隨植株密度增加而增大；對(duì)比2號(hào)坡面（植株密度20株·m-2，行緊密排列）和3號(hào)坡面（植株密度20株·m-2，隨機(jī)排列）分離速率動(dòng)態(tài)變化發(fā)現(xiàn)，2號(hào)坡面變化幅度大于3號(hào)坡面，表明相同植被密度下植被隨機(jī)排列坡面侵蝕模數(shù)變化趨勢(shì)較行排列坡面平緩，土壤分離速率動(dòng)態(tài)變化與植株布設(shè)密度和植株布設(shè)方式關(guān)系密切。

3.2.2徑流剪切力與土壤分離速率關(guān)系

坡面流在流動(dòng)過(guò)程中剪切力沿坡面梯度運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)，破壞原有土體結(jié)構(gòu)，分離土壤顆粒并將其攜帶在水流中移動(dòng)，最終輸出坡面[21]。因水流作用在土壤顆粒剪切力大于土壤顆粒粘接強(qiáng)度時(shí)土壤顆粒間粘結(jié)力遭破壞，發(fā)生松動(dòng)并分離[22]，因此流量越大，徑流剪切力越大，水流對(duì)土壤分離速率越大，土壤侵蝕更嚴(yán)重。研究不同流量條件下，各坡面土壤分離速率對(duì)徑流剪切力響應(yīng)數(shù)值見(jiàn)圖2?？芍?，不同流量下各坡面土壤分離速率均隨徑流剪切力增加而增加，即土壤分離速率為徑流剪切力增函數(shù)。1號(hào)坡面（裸坡）不同流量下徑流剪切力點(diǎn)交織現(xiàn)象明顯，2、3、4號(hào)坡面不同流量間徑流剪切力差異較大，可獨(dú)自形成較完整變化曲線，可能與植被覆蓋對(duì)水流阻斷攔蓄等有關(guān)。根據(jù)Nearing等提出WEPP模型及Li等提出臨界能耗概念[17,23]，可用下式表示土壤分離速率與臨界徑流剪切力關(guān)系：

Dr—土壤分離速率（kg·m-2·s-1）； Kr—細(xì)溝可蝕性參數(shù)（s·m-1），與土壤性質(zhì)有關(guān)；τr—臨界徑流剪切力（Pa）。

由表4可知，各坡面土壤分離速率隨徑流剪切力變化可用線性方程描述，呈極顯著水平。細(xì)溝可蝕性參數(shù)Kr值為0.0024～0.0034，且1號(hào)坡面（裸坡）值最大，說(shuō)明裸坡土體更易被侵蝕。臨界徑流剪切力 τr值為0.88～2.75，1號(hào)坡面（裸坡）＜3號(hào)坡面（植株密度20株·m-2，隨機(jī)排列）＜2號(hào)坡面（植株密度20株·m-2，行緊密排列）＜4號(hào)坡面（植株密度30株·m-2，行緊密排列）。表明在有植被覆蓋條件下，隨機(jī)排列方式比行排列方式更易受侵蝕；植株密度越大，臨界徑流剪切力越大，土體分離需克服阻力越大，土壤不易被分離，侵蝕量減小。紫花苜蓿坡面臨界徑流剪切力大于裸坡臨界徑流剪切力0.88 Pa，表明紫花苜蓿坡面抗蝕性優(yōu)于裸地坡面，有良好水土保持作用。

圖2　各坡面土壤分離速率與坡面徑流剪切力關(guān)系Fig.2　Relationship between runoff shear stress and soil detachment rate relative to different slopes

表4　各坡面土壤分離速率與徑流剪切力間回歸關(guān)系Table 4　Regression equations for soil detachment rate and shear stress of different slopes

3.2.3水流功率與土壤分離速率關(guān)系

水流功率為水流消耗能量做功速率，可確切表征為水流分離能力[24]。坡面徑流剝離土壤為做功耗能過(guò)程，不同條件下徑流對(duì)土粒功率不同，因此徑流沖刷存在一定功率。

如圖3所示，不同流量下各坡面土壤分離速率隨水流功率增大而增大，呈線性正相關(guān)，且除1號(hào)坡面（裸坡）外，其余坡面不同流量下水流功率差異明顯。對(duì)各坡面土壤分離速率與水流功率線性擬合，各坡面細(xì)溝可蝕性參數(shù)分別為0.0016、0.0017、0.0017、0.0017?？芍髌旅婕?xì)溝可蝕性參數(shù)基本相同，說(shuō)明不同植被布設(shè)對(duì)土壤抗蝕性影響不大，流量是影響各坡面水流功率和土壤分離速率主要因素。

圖3　各坡面土壤分離速率與坡面水流功率關(guān)系Fig.3　Relationship between stream power and soil detachment rate relative to different slopes

4　討論與結(jié)論

徑流雷諾數(shù)隨徑流沖刷流量正向遞增，水流流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)渡流。本研究認(rèn)為坡面流雷諾數(shù)隨流量變化較坡度變化情況明顯，且隨流量正向遞增，與丁文峰等研究結(jié)果相同[25]，說(shuō)明流量與雷諾數(shù)正相關(guān)關(guān)系在坡面流中具普遍性?？赡芤蚱旅嫫渌荚O(shè)條件相同，小流量條件，沖刷力較低，坡面較平整，坡面徑流水深變化不大，土壤侵蝕程度不高，徑流波動(dòng)程度小，徑流流態(tài)為層流。但隨流量增大，徑流侵蝕力增強(qiáng)，坡面表面出現(xiàn)跌坑、細(xì)溝，坡面不平整，因此雷諾數(shù)逐步增大，徑流流態(tài)轉(zhuǎn)為過(guò)渡流。本研究表明，放水流量一定時(shí)，植被密度對(duì)坡面流流態(tài)影響較大，植被增加可有效減小水流紊動(dòng)性，作用較明顯，植株布設(shè)方式對(duì)雷諾數(shù)影響較小。弗勞德數(shù)對(duì)不同植被覆蓋下水土流失過(guò)程表征作用不顯著。

在相同坡度下，各坡面土壤分離速率隨徑流流量增大而增大，總體隨沖刷時(shí)間延長(zhǎng)波動(dòng)性先增后減，相關(guān)關(guān)系可用對(duì)數(shù)函數(shù)回歸方程擬合（R2＞0.916），相關(guān)性顯著。與王秋霞等崩崗坡面土壤分離速率隨徑流流量變化研究結(jié)論一致[26]，造成該現(xiàn)象原因?yàn)閺搅餮馗髌旅嫦蛳铝鲃?dòng)過(guò)程中，水流重力勢(shì)能和動(dòng)能被土體表面、植株及水槽側(cè)壁摩擦力損耗。沖刷流量越小，水流總能量越小，克服各種阻力做功后剩余總能量較小，相應(yīng)分離土壤能力降低，土壤分離速率較小。本試驗(yàn)表明，土壤分離速率動(dòng)態(tài)變化與植株布設(shè)密度和植株布設(shè)方式關(guān)系密切，隨植株密度增加而增大，行排列坡面土體更易被侵蝕。

土壤分離速率是徑流剪切力增函數(shù)，紫花苜蓿坡面臨界徑流剪切力大于裸坡0.88 Pa，表明紫花苜蓿坡面抗蝕性優(yōu)于裸地坡面，水保效應(yīng)較好。但該結(jié)果略小于肖培青等研究黃土高原地區(qū)陡坡苜蓿草地臨界剪切力2.857 Pa[27]，說(shuō)明北京山區(qū)紫花苜蓿覆蓋坡地抗蝕性較黃土高原地區(qū)略差。

不同流量下各坡面土壤分離速率隨水流功率增大而增大，呈線性正相關(guān)。但細(xì)溝可蝕性參數(shù)基本相同，表明不同植被布設(shè)方式對(duì)土壤侵蝕影響較小。該結(jié)果與蔣芳市等相關(guān)研究成果差異較大，表明在植被覆蓋下土壤可蝕性較礫石坡面覆蓋可蝕性低，植被覆蓋措施對(duì)水土保持作用明顯[28]。由于野外試驗(yàn)過(guò)程不確定性及測(cè)量技術(shù)有限，徑流與水動(dòng)力參數(shù)交互量間關(guān)系有待深入探究。