细沟向浅沟发育过程中沟道几何形态特征变化规律研究

通过对坡面侵蚀过程进行分段观测,获得不同侵蚀阶段的坡面侵蚀沟形态三维扫描数据,分析不同阶段的侵蚀沟道宽、深变化情况,对坡面侵蚀沟道由细沟到浅沟的发育过程进行研究。研究结果表明,在降雨初期,侵蚀沟道的宽度明显大于深度,初期侵蚀沟横断面为宽浅形态;随着降雨历时的增加,侵蚀沟平均深度增加的速度快于平均宽度增加的速度。在细沟向浅沟的发展过程中,先出现宽度突破细沟上限(20 cm)的沟道,且所占比例随降雨历时增加而增加;深度大于20 cm的浅沟出现较晚。沟道发育过程中沟壁侵蚀速率较为稳定,沟底下切侵蚀随沟道深度的增加而减缓,导致在沟道发育过程中出现宽度超出细沟上限而深度达不到浅沟深度下限的过渡期沟道;由于径流主要集中于少数侵蚀沟中,绝大多数细沟不会发育成浅沟,这些细沟或者被吞并,或者长时间保持在缓慢的细沟发育阶段,只有极少数的细沟能够最终发育为浅沟,其最大占比仅为2.3%。浅沟出现后,坡面径流更多地汇集到浅沟,更多的侵蚀集中于浅沟的边壁侵蚀和下切侵蚀,坡面其他位置的细沟侵蚀减弱,造成总体侵蚀速度下降,坡面产沙量减少。