砒砂岩区是黄河流域典型生态脆弱区和粗泥沙集中来源区,在多种侵蚀营力的影响下,土壤侵蚀十分严重。研究风、水、冻融等多种动力作用下的砒砂岩复合侵蚀过程及规律,为砒砂岩区的治理方式及措施提供理论依据,对于该区生态保护与水土流失治理具有重要意义。通过在水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室降雨大厅建立的多动力侵蚀试验模型,开展了不同坡度坡面及风力、水力、冻融等多动力不同组合模式下的侵蚀过程试验,研究了多动力侵蚀组合条件下的砒砂岩产流产沙变化过程,阐明了不同动力组合对水动力学参数变化及含水量和入渗变化过程的影响,结合野外观测试验,揭示了不同侵蚀营力对砒砂岩坡面的侵蚀贡献率。研究结果表明:(1)冻融作用能够使砒砂岩坡面径流量增加20%以上,侵蚀产沙量增加40%以上;风蚀作用使侵蚀产沙量增加13%~17%。低坡度条件下多动力组合的产流产沙过程相较于高坡度的水沙过程更稳定,坡度增加容易诱发局部滑塌侵蚀发生,同时随坡度的增加产流产沙过程更明显,波动幅度更大。(2)不同坡度与侵蚀动力组合条件下,砒砂岩的累计产流量与累计产沙量均呈较好的幂函数关系。径流量相同时,不同侵蚀条件下的产沙量从大到小依次为冻融+风蚀+水蚀、冻融+水蚀、水蚀。水沙关系受冻融作用影响较大,受风力作用影响较小,坡度对水沙关系趋势有很大影响。(3)降雨过程中,坡面径流的流速随侵蚀营力的叠加而增大。不同坡度及动力组合条件下,坡面水流均为层流。水流流态主要与径流类型有关,面流大多为缓流,细沟流则均为急流。砒砂岩表层含水率在降雨初期随着营力作用叠加而增大,随后又随着营力作用叠加而减小。初始入渗率随营力侵蚀作用的叠加而增大,复合侵蚀对坡面入渗的影响随降雨的进行逐渐减小。(4)侵蚀营力种类的增加会加快砒砂岩坡面的地形变化,侵蚀量随营力的叠加而增大。冻融作用对降雨过程中的地形变化影响较大,风力作用的影响较小。剥离单一侵蚀营力产生的侵蚀量,室内模拟的水力侵蚀,风力侵蚀,冻融侵蚀3种营力作用的侵蚀贡献率为23.8%,15.9%,60.3%,3种作用的贡献率大小为冻融侵蚀>水蚀>风蚀。野外自然坡面的水力侵蚀,风力侵蚀,冻融侵蚀3种营力作用的侵蚀贡献率为58.5%,23.9%,17.6%,其贡献率大小为水蚀>风蚀>冻融侵蚀。