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黄土高原地区水土流失严重,近些年来国家开展了治沟造地工程,用于治理黄土地区的水土流失。治沟造地工程主要用于小流域沟道治理,但其建设改变了小流域的地形地貌,产生了大量的挖填方边坡,且均遭受了不同程度的侵蚀,影响治沟造地工程的全局效益及当地的农业生产。本文以陕西延安杏树窑子沟小流域治沟造地区为研究区,以区内的挖填方边坡为研究对象,基于野外调查及监测、无人机低空摄影技术、室内试验及数值模拟等手段对边坡的侵蚀模式、侵蚀规律、影响因素及侵蚀机制进行了较为系统的研究。基于无人机获取的研究区高清遥感影像,并结合野外调查,查清了区内边坡的侵蚀模式。利用Arc GIS软件对无人机的监测数据进行处理分析,定量研究了边坡的侵蚀特征及规律,并利用野外监测、室内试验等相关结果对边坡侵蚀的影响因素进行了分析。最后利用Mat DEM颗粒流软件模拟了边坡坡面水力侵蚀的演化过程,并阐述了坡面水力侵蚀的力学机制。主要研究成果如下:(1)研究区边坡以挖方边坡为主,区内边坡的侵蚀类型主要为水力侵蚀和重力侵蚀两大类。挖方边坡主要为水力沟蚀和重力滑塌侵蚀,崩塌少量发育,坡脚流水使得部分挖方边坡重力滑塌侵蚀极为发育;填方边坡主要为重力滑塌侵蚀、陷穴侵蚀和水力沟蚀。(2)研究区边坡侵蚀程度呈现出从坡顶至坡脚逐渐加剧的趋势,其侵蚀发展呈逐渐减缓的趋势。高陡挖方边坡中上部以水力沟蚀为主,下部以重力滑塌侵蚀为主,部分低矮的挖方边坡因坡脚水流作用,整体表现为重力滑塌侵蚀;填方边坡中上部以陷穴侵蚀-水力沟蚀为主,坡脚以重力滑塌侵蚀为主。高陡挖方边坡坡面浅沟的宽度、长度、面积及数量在2018-2022年三个监测时间区间内呈现逐渐增加的趋势,但是其增量变化呈减小趋势。(3)研究区边坡侵蚀主要受降雨、土体性质、边坡形态、排水措施及植被等因素影响。降雨是控制研究区边坡侵蚀发生和发展的重要因素,近三年的野外监测发现,边坡发生明显侵蚀的时间主要在每年的汛期,即降雨量越大,侵蚀程度越强;降雨强度越大,侵蚀越易发生。土体性质是影响边坡侵蚀的重要内在因素,降雨入渗使边坡黄土体的含水率增大而造成其粘聚力明显降低,增强了黄土的可蚀性。边坡形态对其侵蚀也具有重要影响,边坡坡度接近最大冲刷临界坡度,其所受水力侵蚀作用越强,坡度增大会增加边坡重力侵蚀发生的概率。此外,截排水沟和植被对边坡具有良好的坡面排水及固土作用,可有效减弱边坡的侵蚀程度。(4)通过Mat DEM颗粒流软件模拟了边坡坡面的水力侵蚀过程,发现边坡坡面水力侵蚀具有溅蚀、片蚀、沟蚀三个明显阶段,且侵蚀量依次增大。溅蚀阶段边坡表层土颗粒主要受雨滴下落撞击而产生飞溅,该阶段侵蚀量相对最小;片蚀阶段主要是坡面入渗率降低产生径流,边坡表层土颗粒在重力、水流摩擦力、上举力、渗透力以及粘结力的作用下发生运动,使得坡面逐层剥蚀,侵蚀量相对较小;当坡面径流量大于细沟侵蚀发生的临界流量时,产生沟蚀,水流摩擦力转变为拖曳力,加速坡面颗粒运动,剥蚀作用较前一阶段显著增加。