張華棟，李金峰，付興濤

(1.太原理工大學(xué) a.水利水電科學(xué)研究院，b.水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.山西省水土保持科學(xué)研究所，太原 030045)

坡面徑流與土壤表面相互作用導(dǎo)致土壤水力侵蝕，其發(fā)生發(fā)展與坡面徑流水動(dòng)力學(xué)特征(如流態(tài)、流速、徑流深等)密切相關(guān)，因此，深入分析坡面薄層水流動(dòng)力學(xué)變化規(guī)律是探明坡面土壤侵蝕機(jī)理的基礎(chǔ)。目前國(guó)外學(xué)者在徑流水力學(xué)特性方面進(jìn)行了大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M[1-2]，國(guó)內(nèi)學(xué)者也從坡度、雨強(qiáng)、流量等參數(shù)對(duì)其影響展開(kāi)多角度研究[3]。但由于徑流分布的不均勻性及難于直接測(cè)量的特殊性，多數(shù)研究在直坡面上開(kāi)展，而自然界中比較常見(jiàn)的坡型是復(fù)合坡面，因此有學(xué)者從復(fù)合坡面角度出發(fā)對(duì)其水流特征進(jìn)行探討[4-5]。流速作為坡面徑流水動(dòng)力學(xué)特征分析中非常重要的參數(shù)，主要受坡度、流量等的影響[6]，目前多采用顏色示蹤法[7]、電解質(zhì)脈沖法[8]或鹽液示蹤法[9]在比較簡(jiǎn)單的邊界條件下對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，一般地，流速被認(rèn)為是流量與坡度的函數(shù)[6]，而趙小娥等指出流速與坡度的關(guān)系在不同坡長(zhǎng)處是不同的[10]。坡面薄層流另一個(gè)最基本的水動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)：徑流深，通常只有幾個(gè)毫米，但由于受復(fù)雜地形地貌、植被情況、降雨等的影響很大，且在坡面各處分布不均勻，所以難于直接測(cè)得，目前多假定徑流平鋪于整個(gè)試驗(yàn)坡面，然后計(jì)算其平均徑流深。然而，研究顯示坡面下部徑流深較上部大[11]，與坡度相比平均徑流深主要受流量影響[12]，吳淑芳等也得出流量直接影響坡面薄層水流流速、徑流深的結(jié)論[13]。流態(tài)作為能夠表征坡面薄層徑流水動(dòng)力學(xué)特征的又一個(gè)基本參數(shù)，是分析坡面徑流輸沙特征、水流屬性等的基礎(chǔ)[14]，因此，研究坡面徑流流態(tài)具有重要的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)意義，但目前對(duì)于徑流流態(tài)的研究尚存在很大爭(zhēng)議，主要有層流[15]、紊流或過(guò)渡流[16-17]3種說(shuō)法。徑流剪切力受多因素影響，如植被、降雨、地貌等，目前對(duì)剪切力的研究多集中于臨界剪切力[18]、徑流剪切力對(duì)土壤分離速率的影響[1，19]等方面。

綜上可知，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度對(duì)徑流水力學(xué)特征進(jìn)行了探討，并取得大量成果，但就坡長(zhǎng)變量對(duì)坡面薄層徑流水力學(xué)特征的研究較少，加之試驗(yàn)土壤是典型的土質(zhì)疏松的黃綿土，發(fā)育于離石黃土母質(zhì)上，并且，該研究區(qū)降水多集中于7-9月，且短歷時(shí)強(qiáng)降雨、植被較差，非常容易產(chǎn)生嚴(yán)重的水力侵蝕。因此，論文采用人工模擬降雨試驗(yàn)方法，通過(guò)分析不同降雨強(qiáng)度下坡面薄層徑流流速、流型流態(tài)、徑流深、徑流剪切力隨坡長(zhǎng)的變化規(guī)律，揭示出坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與坡面徑流水動(dòng)力學(xué)特性的關(guān)系，以期為該區(qū)土壤侵蝕規(guī)律的研究及坡面水土流失治理奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

模擬試驗(yàn)在太原理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。通過(guò)踏查、調(diào)研得知離石王家溝流域主要農(nóng)田分布于山坡上部16°～20°左右，暴雨強(qiáng)度多集中于60～90 mm/h之間[20]，汛期最大雨強(qiáng)為90.30 mm/h，因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)坡度為20°，4個(gè)降雨強(qiáng)度分別為30，60，80，125 mm/h. 5個(gè)長(zhǎng)度分別為1，2，3，4，5 m，寬、高均為0.5 m的徑流槽。試驗(yàn)用土取自山西省呂梁市離石縣王家溝坡面上，母質(zhì)為新生界第四系中更新統(tǒng)離石黃土[21]或晚更新世馬蘭黃土與中更新統(tǒng)離石黃土的混合土(典型剖面位于山西省離石縣)，主要為細(xì)小的粉砂顆粒，質(zhì)地疏松且含碳酸鈣，遇水容易溶解、崩塌。在較大坡度的坡面上，如果土壤表面無(wú)植被生長(zhǎng)，加上該區(qū)夏季短歷時(shí)大暴雨的降雨特征，極易造成加速侵蝕。流域最大與最小年降雨量分別為711.50 mm，240.20 mm， 多年平均年降雨量490.30 mm， 年平均氣溫8.90 ℃， 實(shí)測(cè)的多年輸沙模數(shù)7 651 t/km2，因此，試驗(yàn)區(qū)的土壤、氣候在晉西黃土高原有較好的代表性[22]。試驗(yàn)土壤容重為1.35 g/cm3，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.42 g/kg，pH值為8.15，土壤初始容積含水量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))13.99%，總孔隙度49.05%.根據(jù)國(guó)際制粒級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，土壤黏粒含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1.75%，粉砂粒為14.2%，砂粒為84.05%，質(zhì)地為輕壤土。降雨器噴頭距離地面10 m，降雨均勻性測(cè)定和雨強(qiáng)標(biāo)定則利用均勻放置于土槽四周的35個(gè)直徑85 mm、高200 mm的雨量筒進(jìn)行。為保證每場(chǎng)降雨試驗(yàn)，土壤前期容積含水量基本保持在13.99%左右，降雨前均對(duì)坡面上、中、下部的土壤含水率進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)點(diǎn)取3個(gè)樣品，取平均值作為最終前期含水率參考值。從模擬降雨開(kāi)始時(shí)即用秒表計(jì)時(shí)，并記錄徑流產(chǎn)生時(shí)刻，自此，每隔2 min用標(biāo)有刻度的采樣瓶采集1次徑流泥沙樣，一次模擬試驗(yàn)共采集15個(gè)樣品(即開(kāi)始產(chǎn)流后繼續(xù)降雨30 min).試驗(yàn)結(jié)束后將徑流泥沙樣品靜置24 h，通過(guò)實(shí)測(cè)采樣瓶中水的深度得到每2 min的徑流量，然后倒去上清液，用燒杯將泥沙在105°的恒溫烘箱中烘干得到每2 min的產(chǎn)沙量，每個(gè)雨強(qiáng)重復(fù)兩次，取平均值作為最終產(chǎn)流產(chǎn)沙值。

降雨過(guò)程中采用染色劑法(KMnO4)[23]進(jìn)行平均表面流速測(cè)定。在實(shí)測(cè)平均流速值的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式計(jì)算得到徑流深、雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)以及徑流剪切力。另外，模擬試驗(yàn)所用便攜式人工模擬降雨器參數(shù)以及試驗(yàn)徑流槽的裝填方法等見(jiàn)文獻(xiàn)[24]。

2 結(jié)果與討論

2.1 降雨條件下坡長(zhǎng)與坡面徑流流速、徑流深的相關(guān)性分析

徑流是造成坡面土壤侵蝕與泥沙輸移的主要?jiǎng)恿?，研究顯示坡面徑流流速與坡度呈正比，徑流深與坡度成反比[25]。流速作為坡面徑流最主要的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)，影響著泥沙的起動(dòng)、運(yùn)移、沉積整個(gè)過(guò)程，在目前坡面流理論尚未完善的情況下，徑流雷諾數(shù)、剪切力等諸多水動(dòng)力學(xué)參數(shù)均根據(jù)流速計(jì)算。為了更好地分析試驗(yàn)條件下坡面徑流水動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)不同降雨條件下坡長(zhǎng)對(duì)坡面徑流平均流速、平均徑流深的影響進(jìn)行了相關(guān)性分析和回歸擬合，結(jié)果如圖1所示。平均流速與平均徑流深均隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)呈線性增長(zhǎng)規(guī)律，夏衛(wèi)生等[26]、趙小娥等[10]也指出流速隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)總體呈增大趨勢(shì)。坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與流速、徑流深呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，坡長(zhǎng)與二者的相關(guān)系數(shù)為0.615，0.568，雨強(qiáng)與二者的相關(guān)系數(shù)為0.730，0.751，且雨強(qiáng)越大二者增速越快，表現(xiàn)為回歸擬合方程系數(shù)的增大，如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示，坡長(zhǎng)由1 m延長(zhǎng)至5 m，30 mm/h雨強(qiáng)時(shí)流速在0.094～0.140 m/s范圍內(nèi)變化，增幅為0.046 m/s；60 mm/h雨強(qiáng)時(shí)流速變化范圍為0.113～0.162 m/s，增幅0.049 m/s； 80 mm/h雨強(qiáng)時(shí)流速變化范圍為0.137～0.190 m/s，增幅0.053 m/s；雨強(qiáng)增加至125 mm/h時(shí)，流速隨坡長(zhǎng)增加最為顯著，變化范圍為0.140～0.219 m/s，增幅0.079 m/s，是35 mm/h雨強(qiáng)時(shí)的1.72倍，且回歸方程擬合性非常強(qiáng)，方程擬合優(yōu)度達(dá)到0.99.另一方面，由于坡面水流水層很薄，且土壤下墊面條件復(fù)雜，徑流并非均勻分布。因此，假定局部地區(qū)水流沿坡面(坡上、中、下部)是均勻分布的[15]，數(shù)據(jù)顯示：雨強(qiáng)30 mm/h時(shí)，坡長(zhǎng)由

圖1 流速、徑流深與坡長(zhǎng)的關(guān)系

表1 流速、徑流深與坡長(zhǎng)的回歸擬合

1 m增加到5 m，徑流深增加0.087 mm；60，80，125 mm/h時(shí)，徑流深隨坡長(zhǎng)從1 m延長(zhǎng)到5 m增量分別為0.237，0.246與0.267 mm.分析造成該結(jié)果的原因：從水文學(xué)與水力學(xué)角度看，坡面徑流流速與雨強(qiáng)、坡面匯流面積均有密切關(guān)系[27]。相同雨強(qiáng)下坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)增加了坡面承雨面積，使得坡面徑流量增大。張光輝研究指出，隨著流量的增大，坡面薄層水流的平均流速呈冪函數(shù)增加[12]，而坡面上方匯流量隨降雨的進(jìn)行增多，很大程度地增大了徑流的動(dòng)能，使得徑流流速增大，且在陡坡條件下雨滴動(dòng)量沿坡面的分量較大，會(huì)使降雨不同程度地增大表面流速[25]；第二，細(xì)溝的出現(xiàn)影響坡面徑流流速。降雨試驗(yàn)后觀察坡面侵蝕情況發(fā)現(xiàn)，在坡面下部出現(xiàn)了不同侵蝕程度的連通或不連通的細(xì)溝，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)細(xì)溝形態(tài)越復(fù)雜，而集中于細(xì)溝中的水流其流速增大更為明顯。研究表明，細(xì)溝的密度、大小與坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)密切相關(guān)，細(xì)溝密度、割裂度與坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)呈正相關(guān)，細(xì)溝寬深比與二者呈反比關(guān)系，雨強(qiáng)對(duì)細(xì)溝割裂度的影響更敏感，而坡長(zhǎng)對(duì)細(xì)溝密度和寬深比的影響較雨強(qiáng)敏感[28]；第三，試驗(yàn)結(jié)果表明，平均徑流深與流速均隨雨強(qiáng)的變化是相對(duì)穩(wěn)定的，表現(xiàn)為顯著正相關(guān)關(guān)系，但雨強(qiáng)相同時(shí)徑流深隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)而波動(dòng)增大，雨強(qiáng)越大波動(dòng)越顯著，主要在于坡面匯流面積的增加導(dǎo)致下墊面條件復(fù)雜，當(dāng)雨強(qiáng)小于土壤入滲速率時(shí)，降雨形成徑流后先就地入滲，然后形成徑流，徑流深隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)增加較平穩(wěn)，但隨著雨強(qiáng)的增大會(huì)形成超滲產(chǎn)流，單位時(shí)間內(nèi)徑流快速形成，徑流深快速增大，尤其當(dāng)坡長(zhǎng)延長(zhǎng)且坡面出現(xiàn)不同程度的細(xì)溝后，坡面侵蝕情況與入滲情況更加復(fù)雜，導(dǎo)致徑流深波動(dòng)變化。

2.2 坡長(zhǎng)對(duì)坡面徑流流態(tài)流型的影響

徑流流態(tài)是表征坡面薄層流水動(dòng)力學(xué)特性的基本參數(shù)，由于徑流在向下流動(dòng)過(guò)程中坡面微地貌發(fā)生變化，且坡面固定測(cè)量點(diǎn)水力學(xué)參數(shù)隨降雨歷時(shí)與雨強(qiáng)的變化而變化，導(dǎo)致坡面薄層水流在時(shí)空分布上是非穩(wěn)定和非均勻的。依據(jù)明渠水流判斷標(biāo)準(zhǔn)，坡面薄層水流可視為二元結(jié)構(gòu)的明渠流[16]，因此，本試驗(yàn)徑流流態(tài)采用二元流雷諾數(shù)判別法進(jìn)行確定，結(jié)果如圖2所示。雨強(qiáng)由30 mm/h增大到125 mm/h時(shí)，各雨強(qiáng)下徑流雷諾數(shù)(Re)在7.830～90.991之間變化，隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)而增大，但均小于500。弗勞德數(shù)雖然隨坡長(zhǎng)延長(zhǎng)呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，但其變化范圍為2.106～3.501之間，均大于1，按照明渠二元流判別標(biāo)準(zhǔn)，不同處理坡面水流屬層流，且為急流，與雷俊山得出相同的研究結(jié)論[29]。分析其原因，流態(tài)與徑流深密切相關(guān)[12]，由2.1結(jié)果可知，坡面徑流深與流速隨著坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)而增大，使得重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)能量增大，徑流各流層之間液體質(zhì)點(diǎn)的混摻作用不斷增強(qiáng)，從而導(dǎo)致徑流紊動(dòng)性增強(qiáng)；另一方面，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，坡面微地貌形態(tài)越復(fù)雜，尤其當(dāng)坡面產(chǎn)生細(xì)溝時(shí)對(duì)水流的擾動(dòng)性更強(qiáng)。雷諾數(shù)與坡長(zhǎng)的關(guān)系用線性方程表示，方程擬合優(yōu)度均在0.95以上(R2>0.95)，且雨強(qiáng)越大，雷諾數(shù)隨坡長(zhǎng)的變幅越快。另外，試驗(yàn)觀察到隨著雨強(qiáng)的增大，徑流隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)其雷諾數(shù)增幅越大，如雨強(qiáng)為30 mm/h時(shí)，雷諾數(shù)由7.830增大至22.371，最大值為最小值的2.86倍；雨強(qiáng)為60 mm/h時(shí)，雷諾數(shù)由10.617增大至42.762，為4.03倍；雨強(qiáng)為80 mm/h時(shí)，雷諾數(shù)由19.772增大至64.720，為3.27倍；雨強(qiáng)為125 mm/h時(shí)，雷諾數(shù)由25.244增大至90.991，其值為3.60倍。原因可能由于雨強(qiáng)增大后，單位時(shí)間內(nèi)坡面徑流增加，當(dāng)土壤入滲能力小于雨強(qiáng)時(shí)，降雨來(lái)不及入滲即形成徑流沿坡面向下流動(dòng)；另一方面，試驗(yàn)中測(cè)得雨強(qiáng)為30，60，80，125 mm/h時(shí)，雨滴平均直徑逐漸增大(分別為0.55，1.17，1.80，2.48 mm)，則其對(duì)坡面徑流的擊濺作用增強(qiáng)，從而對(duì)坡面流流態(tài)產(chǎn)生干擾，進(jìn)一步說(shuō)明坡面徑流流態(tài)受雨強(qiáng)與坡長(zhǎng)的雙重影響。相關(guān)分析如表2所示，雨強(qiáng)及坡長(zhǎng)與雷諾數(shù)均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.757，0.572，且在試驗(yàn)條件下雨強(qiáng)對(duì)徑流流態(tài)的影響程度大于坡長(zhǎng)，而二者與弗勞德數(shù)的相關(guān)性均較小，說(shuō)明雨強(qiáng)與坡長(zhǎng)并非是影響坡面徑流呈急流或緩流狀態(tài)的決定因素。

圖2 雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)與坡長(zhǎng)的關(guān)系

表2 坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)的相關(guān)性分析

2.3 坡長(zhǎng)對(duì)徑流剪切力的影響

徑流剪切力是徑流在流動(dòng)過(guò)程中沿坡面梯度方向上產(chǎn)生的一種作用力[6]，是徑流分離、遷移土壤的主要?jiǎng)恿?，為坡面水土流失提供物質(zhì)來(lái)源。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，相同雨強(qiáng)下徑流剪切力隨坡長(zhǎng)延長(zhǎng)而增大，雨強(qiáng)越大增幅越快，如雨強(qiáng)30 mm/h時(shí)，坡長(zhǎng)由1 m延長(zhǎng)到5 m，徑流剪切力在0.340～0.649 Pa之間變化，增幅為0.309 Pa；雨強(qiáng)60，80，125 mm/h時(shí)，增幅分別為0.846，0.876，0.954 Pa，其中，125 mm/h雨強(qiáng)時(shí)徑流剪切力的增幅分別是30，60，80 mm/h雨強(qiáng)時(shí)的3.086，1.128，1.088倍。徑流剪切力與坡長(zhǎng)的關(guān)系可用線性相關(guān)方程描述，30～80 mm/h雨強(qiáng)時(shí)方程擬合優(yōu)度達(dá)到0.90以上，雨強(qiáng)為125 mm/h時(shí)，剪切力波動(dòng)較大，方程擬合優(yōu)度雖較前3個(gè)雨強(qiáng)時(shí)小，也達(dá)到0.81.研究表明，當(dāng)土壤顆粒間的粘結(jié)力小于徑流剪切力時(shí)土壤從表面分離[30]，即，徑流剪切力隨流量的增大而增大。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，坡面徑流深隨坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)而增大，且雨強(qiáng)越大增加的速度越快，在水質(zhì)、水溫及坡度不變的情況下，徑流深越大引起水流對(duì)土壤顆粒的推力和上舉力越強(qiáng)，并且很大程度上減少了游離土壤顆粒向出口運(yùn)移過(guò)程中在坡面停留的時(shí)間，從而導(dǎo)致坡面徑流剪切力增大；第二，坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)導(dǎo)致坡面徑流流速增大，尤其在坡面下部流速急劇增大并形成細(xì)溝流，極大地增強(qiáng)了其對(duì)坡面表層土壤顆粒的分離能力與遷移搬運(yùn)能力；第三，由2.2部分分析可知，在相同降雨歷時(shí)內(nèi)，雨滴動(dòng)能隨著雨強(qiáng)的增大而增大，雨滴降落與徑流接觸可增大徑流的紊動(dòng)性，從而增強(qiáng)徑流剪切力，使得更多的土壤顆粒從坡面起動(dòng)并隨徑流流出出口，增大土壤侵蝕量。

圖3 徑流剪切力與坡長(zhǎng)的關(guān)系

為了進(jìn)一步研究坡長(zhǎng)與雨強(qiáng)對(duì)徑流剪切力的影響程度，對(duì)三者的關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果表明，坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與徑流剪切力呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.578，0.751，雨強(qiáng)對(duì)于徑流剪切力的影響較坡長(zhǎng)大。剔除“雨強(qiáng)”變量的影響，將坡長(zhǎng)與剪切力進(jìn)行偏相關(guān)分析，其偏相關(guān)系數(shù)為0.875，較簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)大0.297；當(dāng)剔除“坡長(zhǎng)”變量，將雨強(qiáng)與剪切力進(jìn)行偏相關(guān)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，其偏相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.920，由此說(shuō)明，二者單獨(dú)對(duì)徑流剪切力均有非常顯著的影響，但當(dāng)二者同時(shí)作用于徑流剪切力時(shí)存在一定的相互制約效應(yīng)。已有研究表明，引起土壤流失的主要原因在于土壤團(tuán)聚體的破壞，雨滴的打擊與坡面薄層徑流的流動(dòng)為破碎團(tuán)聚體的流失提供動(dòng)力條件[31]，而大雨強(qiáng)時(shí)雨滴的直徑越大，一方面增強(qiáng)對(duì)土壤表面的濺蝕，增加坡面細(xì)顆粒物質(zhì)量，另一方面增強(qiáng)徑流紊動(dòng)從而增加徑流剪切力；坡長(zhǎng)作為影響土壤侵蝕的因素之一，雖然隨著坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)徑流流量、流速、徑流深增大，但并不是土壤侵蝕過(guò)程的動(dòng)力來(lái)源，且坡長(zhǎng)的延長(zhǎng)增加了泥沙沉積的機(jī)會(huì)，使得坡面水沙輸移過(guò)程非常復(fù)雜，因此，坡長(zhǎng)對(duì)于徑流剪切力的影響較雨強(qiáng)弱。

將剪切力與坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)進(jìn)行回歸分析，得出線性擬合回歸模型：

τ=0.175L+0.10I-0.325，R2=0.895 .

式中：τ為徑流剪切力，Pa；L為坡長(zhǎng)，m；I為雨強(qiáng)，mm/h.

回歸模型方差分析表明統(tǒng)計(jì)量F=74.537，顯著性概率P值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.001，說(shuō)明剪切力與坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)之間確實(shí)存在顯著線性回歸關(guān)系，而模型決定系數(shù)為0.895，說(shuō)明擬合模型能較好地顯示徑流剪切力與坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)之間的關(guān)系，模型代表性強(qiáng)。

3 結(jié)論

基于室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)方法，論文對(duì)雨強(qiáng)、坡長(zhǎng)與晉西黃土坡面徑流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)(平均流速、平均徑流深、流型流態(tài)、剪切力)的關(guān)系進(jìn)行了定量模擬，得出如下結(jié)論：

1) 坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)對(duì)平均流速、徑流深有顯著影響，坡長(zhǎng)與二者的相關(guān)系數(shù)為0.615，0.568，雨強(qiáng)與二者的相關(guān)系數(shù)為0.730，0.751，且雨強(qiáng)越大，平均流速、徑流深隨坡長(zhǎng)的增速越快。

2) 不同坡長(zhǎng)和雨強(qiáng)的組合方式下，坡面徑流屬層流，且為急流；徑流紊動(dòng)性隨雨強(qiáng)、坡長(zhǎng)的增大而增強(qiáng)，且坡長(zhǎng)越長(zhǎng)增幅越大，因此，在坡面植物籬水土保持措施布設(shè)的過(guò)程中要充分考慮坡長(zhǎng)的影響。

3) 坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與徑流剪切力存在顯著線性函數(shù)關(guān)系(R2>0.89)，且雨強(qiáng)對(duì)剪切力的影響較坡長(zhǎng)大，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.751，但當(dāng)二者同時(shí)作用于徑流剪切力時(shí)存在一定的相互制約效應(yīng)。