黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶迎風(fēng)坡水蝕影響的風(fēng)蝕特征

殷敏峰，邸明婷，鄧鑫欣，王涵宇，尹子鳴，童博雅，張加瓊,3?

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所, 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 712100, 陜西楊凌；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 712100, 陜西楊凌；3.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 712100, 陜西楊凌)

黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境極其脆弱[1]。由于風(fēng)蝕和水蝕的共同影響，其土壤侵蝕潛能要高于風(fēng)蝕為主的干旱區(qū)和水蝕為主的濕潤(rùn)區(qū)[2]。20世紀(jì)50年代以來(lái)，水土流失治理工程及退耕還林(草)工程大規(guī)模開(kāi)展，黃河年均輸沙量從約16億t銳減到約3億t[3]，但水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶仍是黃土高原最大侵蝕模數(shù)和最高含沙量的地區(qū)[4]，也是黃河下游河床泥沙的重要來(lái)源地[1]。該區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕全年發(fā)生，夏秋季(5—10月)以水蝕為主，冬春季(11月—翌年4月)以風(fēng)蝕為主，其典型特征是2種侵蝕過(guò)程的時(shí)間交替和空間疊加，增大侵蝕強(qiáng)度[5-7]。風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕過(guò)程中，風(fēng)蝕(水蝕)通過(guò)對(duì)地表的作用改變下墊面條件(微地貌形態(tài)、結(jié)皮等)，從而導(dǎo)致水蝕(風(fēng)蝕)對(duì)地表的再作用效果被放大或抑制[8-9]。水蝕和風(fēng)蝕的這種交錯(cuò)侵蝕特征使風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕的侵蝕強(qiáng)度比單純的風(fēng)蝕或水蝕更嚴(yán)重，且這種侵蝕過(guò)程和機(jī)制比以水蝕或風(fēng)蝕為主的區(qū)域更加復(fù)雜[10-11]，治理工作難度更大；因此，加強(qiáng)對(duì)黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶的交錯(cuò)侵蝕研究，既有益于制定科學(xué)的水土保持措施，也對(duì)黃河泥沙治理具有重要意義。

前人對(duì)風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕的時(shí)空分布[12-13]、侵蝕過(guò)程[10]、侵蝕能量特征[6]、風(fēng)蝕和水蝕的相互作用[7,14-18]等開(kāi)展大量研究，并取得許多重要成果。由于風(fēng)蝕和水蝕在發(fā)生和影響范圍、侵蝕物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较蚺c維度、風(fēng)力和水力的搬運(yùn)能力、侵蝕事件的時(shí)空尺度等方面均存在巨大差異[2]，以往對(duì)風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕的研究更多的是強(qiáng)調(diào)2種侵蝕過(guò)程的相互促進(jìn)效應(yīng)。然而，風(fēng)蝕與水蝕因交錯(cuò)順序、發(fā)生坡面等的差異既可以相互促進(jìn)，也可以相互抑制[9,14]。在風(fēng)蝕與水蝕的交錯(cuò)順序上，前人研究更關(guān)注先風(fēng)蝕后水蝕的交錯(cuò)侵蝕研究，而對(duì)于先水蝕后風(fēng)蝕的交錯(cuò)侵蝕研究較薄弱。先風(fēng)蝕后水蝕的交錯(cuò)侵蝕：風(fēng)蝕改變坡面土壤的物理性質(zhì)，縮短產(chǎn)流時(shí)間，加速水蝕，促進(jìn)水蝕形態(tài)的發(fā)展[16]，風(fēng)蝕導(dǎo)致后期水蝕泥沙的細(xì)顆粒較僅水蝕增多而粗顆粒減少[15]，且風(fēng)蝕造成坡面水分入滲率降低、進(jìn)而使侵蝕速率增加，風(fēng)蝕與水蝕之間表現(xiàn)出明顯的正交互效應(yīng)[10]。先水蝕后風(fēng)蝕的交錯(cuò)侵蝕：水蝕后坡面風(fēng)蝕速率較未受水蝕影響時(shí)明顯減小；且相同坡度、隨降雨強(qiáng)度增加，水蝕對(duì)風(fēng)蝕的抑制作用呈減弱趨勢(shì)[18-19]。此外，水蝕后形成細(xì)溝的形態(tài)與分布特性均對(duì)后期風(fēng)蝕有影響[17-18]。但上述試驗(yàn)均在風(fēng)向與徑流方向相同的條件下開(kāi)展?？梢?jiàn)，前人的研究雖然關(guān)注風(fēng)蝕與水蝕侵蝕時(shí)的交錯(cuò)順序，卻少有研究考慮不同坡向的影響。徑流方向與風(fēng)向相同的情況大多存在于背風(fēng)坡，而對(duì)風(fēng)蝕與水蝕交錯(cuò)更為典型的迎風(fēng)坡面，徑流方向與風(fēng)向往往是相反的。對(duì)先水蝕后風(fēng)蝕的交錯(cuò)侵蝕研究，特別是在風(fēng)向與徑流方向相反(風(fēng)水反向)條件下的研究還十分缺乏，前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的影響不明，不利于交錯(cuò)侵蝕過(guò)程及其風(fēng)力和水力侵蝕相互關(guān)系的深入研究。

鑒此，本試驗(yàn)以黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶代表性的砂黃土迎風(fēng)坡面為研究對(duì)象，采用人工模擬降雨與風(fēng)洞試驗(yàn)相結(jié)合的方法，在風(fēng)水反向的條件下，探究砂黃土坡面在前期水蝕影響后的風(fēng)蝕量變化及前期水蝕因子(降雨強(qiáng)度和坡度)對(duì)風(fēng)蝕速率的影響，辨析風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例變化，為深入開(kāi)展風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕過(guò)程及機(jī)理研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)土壤

試驗(yàn)土壤采自黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶內(nèi)神木縣六道溝流域(E 110°21′～110°23′，N 38°46′～38°51′)的砂黃土。采用吸管法進(jìn)行土壤顆粒粒徑測(cè)定，并采用美國(guó)農(nóng)業(yè)部土壤質(zhì)地分級(jí)制對(duì)試驗(yàn)土壤進(jìn)行顆粒分級(jí)，其砂粒、粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為53.0%、42.1%和4.9%，平均粒徑34.8 μm，分選系數(shù)1.84Φ。供試土壤采回后，過(guò)1 cm篩去除土壤中的草根礫石等雜物后自然風(fēng)干，土壤質(zhì)量含水量約1.50%。填土前先在土槽底層用孔徑較小的透水紗布覆蓋，再均勻鋪設(shè)1 cm細(xì)沙，保證土壤水分自由下滲，剩余9 cm分3層(每層3 cm)填裝，土壤密度控制為1.35 g/cm3。每層填裝結(jié)束后對(duì)表層土壤進(jìn)行粗糙處理，以消除相鄰2層土壤之間的分層。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

本試驗(yàn)在黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人工模擬降雨大廳及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室完成。降雨試驗(yàn)采用側(cè)噴式降雨裝置，降雨高度為16 m，降雨強(qiáng)度在40～260 mm/h之間連續(xù)可調(diào)，降雨均勻度>80%，最大持續(xù)降雨時(shí)間為12 h，降雨前進(jìn)行降雨強(qiáng)度率定，達(dá)到設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度(±3 mm/h)。風(fēng)洞設(shè)備為風(fēng)速在2～15 m/s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的直流吹氣式風(fēng)洞(尺寸：24 m×1 m×1.2 m)，由風(fēng)機(jī)段、調(diào)風(fēng)段、整流段、試驗(yàn)段、集沙段和導(dǎo)流段6部分組成(圖1)，吹風(fēng)前進(jìn)行風(fēng)速率定，達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速(±0.2 m/s)。

圖1 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of the wind tunnel

試驗(yàn)所用土槽為自制移動(dòng)式可變坡的風(fēng)蝕、水蝕2用型鋼槽(尺寸：1.2 m×1.0 m×0.1 m)，槽身與集流口可分離，試驗(yàn)土槽后端和左右2側(cè)各裝有5 cm可折疊鐵皮用合頁(yè)連接，以同時(shí)滿(mǎn)足風(fēng)洞試驗(yàn)和模擬降雨試驗(yàn)的需求。開(kāi)展模擬降雨試驗(yàn)時(shí)，將鐵皮折疊向上，以防止土粒飛濺和試驗(yàn)時(shí)地表徑流溢出槽體，同時(shí)將集流口與槽身連接，以收集降雨徑流泥沙，試驗(yàn)土槽底部裝有坡度調(diào)節(jié)架，坡度在0～30°間連續(xù)可調(diào)；而進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，將鐵皮折疊向下并取下集流口，以保證試驗(yàn)土槽表面與風(fēng)洞底板齊平。土槽底部以5 cm為間距均勻打上直徑5 mm的小孔，使多余水排出，以免在土槽內(nèi)產(chǎn)生積水。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為模擬自然條件下水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶從夏秋季節(jié)(雨季)過(guò)渡到冬春季節(jié)(風(fēng)季)時(shí)期(先水蝕后風(fēng)蝕)迎風(fēng)坡面(風(fēng)水反向)的交錯(cuò)侵蝕過(guò)程，試驗(yàn)先進(jìn)行模擬降雨，然后將降雨時(shí)土槽的下坡作為吹風(fēng)試驗(yàn)的坡頭進(jìn)行吹風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)坡面徑流方向與風(fēng)力作用方向相反的條件。人工模擬降雨試驗(yàn)降雨強(qiáng)度分別為60和90 mm/h；土槽坡度分別設(shè)置為5°、10°和15°。降雨過(guò)程中使用徑流桶收集泥沙，以獲取各降雨條件下的泥沙量。然后將降雨后的土槽放置陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，待達(dá)到初始土壤含水率(1.50±0.20)%后再進(jìn)行吹風(fēng)試驗(yàn)。吹風(fēng)風(fēng)速分別為9、12和15 m/s，各風(fēng)速下分別持續(xù)吹蝕15 min。 風(fēng)洞試驗(yàn)前后使用量程200 kg、精度1.0 g的地秤(雙杰測(cè)試儀器廠，TC200KB型電子天平)稱(chēng)量土槽的總量，計(jì)算風(fēng)蝕量。同時(shí)以只進(jìn)行吹風(fēng)不進(jìn)行降雨的試驗(yàn)作為對(duì)照，以上各處理均需填裝新土。每次試驗(yàn)重復(fù)2次，若2次試驗(yàn)結(jié)果有明顯差異，則補(bǔ)充第3次試驗(yàn)，共計(jì)42次試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的影響

水蝕后風(fēng)蝕的坡面風(fēng)蝕量與僅風(fēng)蝕的風(fēng)蝕量隨風(fēng)速的增加呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，但水蝕后風(fēng)蝕的坡面風(fēng)蝕量遠(yuǎn)小于僅風(fēng)蝕量，前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕產(chǎn)生極顯著(P<0.01)的抑制作用。具體地，9、12和15 m/s風(fēng)速下僅風(fēng)蝕坡面的風(fēng)蝕量分別是水蝕后坡面風(fēng)蝕量的10.1～18.0、11.4～29.0和16.0～39.6倍(圖2)，在前期降雨強(qiáng)度為60 mm/h、坡度為5°，后期風(fēng)蝕的風(fēng)速為15 m/s的條件時(shí)，前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的抑制作用達(dá)到最強(qiáng)。從風(fēng)蝕速率上看，9、12和15 m/s風(fēng)速下，僅風(fēng)蝕的風(fēng)蝕速率分別為158.9、677.8和1 933.5 g/(m2·min)，受水蝕影響的風(fēng)蝕速率在上述風(fēng)速下較僅風(fēng)蝕分別減小(144.3±0.8)、(639.4±14.5)和(1 852.5±29.3)g/(m2·min)，減小幅度平均達(dá)到90.8%、94.3%和95.8%；且當(dāng)前期降雨條件相同時(shí)，水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的抑制作用隨風(fēng)速的增加呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)(表1)。

圖2 前期不同降雨強(qiáng)度和坡度條件降雨后風(fēng)蝕的風(fēng)蝕量Fig.2 Amount of wind erosion after rainfall under different rainfall intensity and slope conditions

表1 前期水蝕對(duì)風(fēng)蝕的抑制程度

2.2 前期水蝕影響下的風(fēng)蝕特征

前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的影響隨前期降雨的降雨強(qiáng)度和坡度變化而變化。坡度相同條件下，前期降雨強(qiáng)度越大則后期風(fēng)蝕速率也大，表明前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的抑制作用在大降雨強(qiáng)度下弱、小降雨強(qiáng)度下強(qiáng)。隨前期降雨強(qiáng)度變化，前期水蝕的降雨強(qiáng)度對(duì)后期風(fēng)蝕速率的影響表現(xiàn)出隨后期風(fēng)蝕的風(fēng)速增大而逐漸明顯的特征(圖3)。當(dāng)降雨強(qiáng)度從60增大到90 mm/h時(shí)，9 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕速率的變化不明顯；12和15 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕速率均呈顯著增加(P<0.05)，5°、10°和15°坡度下降雨強(qiáng)度從60增大到90 mm/h，風(fēng)蝕速率分別增加90.2%、89.7%、100.3%和93.4%、93.3%和86.0%。

降雨強(qiáng)度相同條件下，后期風(fēng)蝕速率隨坡度增加的變化趨勢(shì)因風(fēng)速不同而變化(圖3)。當(dāng)前期降雨坡度由5°依次增大到10°和15°時(shí)，9 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕速率的差異不明顯；12 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕速率先減小后增加，60和90 mm/h降雨強(qiáng)度下坡度由5°增至10°時(shí)分別減小8.6%和8.8%、由10°增至15°時(shí)分別增加26.5%和33.6%；15 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕速率隨前期降雨坡度增加而遞增，60和90 mm/h降雨強(qiáng)度下坡度由5°增至10°時(shí)分別增加9.8%和9.7%、由10°增至15°分別增加21.1%和16.5%?？梢?jiàn)，前期降雨強(qiáng)度相同條件下，前期水蝕的坡度由10°增至15°時(shí)，后期風(fēng)蝕速率的變化幅度較由5°增至10°時(shí)更明顯。

圖中同一風(fēng)速下不同字母表示差異性顯著(P<0.05)。Different letters in the same wind velocity indicate significant differences (P<0.05). 圖3 前期水蝕后的風(fēng)蝕速率特征Fig.3 Characteristics of wind erosion rates after earlier water erosion

2.3 風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例變化

水力和風(fēng)力對(duì)同一侵蝕對(duì)象(區(qū)域)的交錯(cuò)作用并非單一水蝕和單一風(fēng)蝕作用的簡(jiǎn)單疊加，而是存在一定的交互效應(yīng)[10]。因此，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例也有別于風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例。在前期不同降雨條件下，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例均低于風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例(即：水蝕后風(fēng)蝕量/水- 風(fēng)侵蝕總量<僅風(fēng)蝕量/(僅水蝕量+僅風(fēng)蝕量))(圖4)，9、12和15 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例較風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例分別減少6%～52%、22%～65%和18%～68%，平均減小達(dá)到32.0%、44.5%和46.7%。

圖4 風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例Fig.4 Proportion of wind erosion in the wind-water erosion

前期降雨坡度相同時(shí)，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例均表現(xiàn)為小雨強(qiáng)下較大而大雨強(qiáng)下較小的特征(圖5)。當(dāng)降雨強(qiáng)度從60增大到90 mm/h，9、12和15 m/s風(fēng)速下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例均顯著減小(P<0.05)，5°、10°和15°坡度下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例分別平均減少31.3%、23.3%和8.3%。可見(jiàn)，當(dāng)降雨強(qiáng)度從60增加到90 mm/h時(shí)，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中比例的減小速率在小坡度下更快。

前期降雨強(qiáng)度相同時(shí)，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例隨降雨坡度的增加顯著減小(P<0.05)。前期降雨坡度由5°依次增大到10°和15°時(shí)，9、12和15 m/s 風(fēng)速下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例依次減小，且在小雨強(qiáng)下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例的遞減幅度較大雨強(qiáng)下更加明顯(圖5)。坡度從5°增至10°繼而至15°時(shí)，60和90 mm/h降雨強(qiáng)度下風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例分別減少53%～61%和16%～51%。此外還值得注意的是，當(dāng)坡度從5°增大到10°，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中比例的減小速率顯著高于坡度從10°增大到15°(P<0.05)。具體地，坡度從5°增至10°，繼而增至15°風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例分別平均減小36.3%和9.8%。

圖5 風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例隨降雨強(qiáng)度和坡度的變化趨勢(shì)Fig.5 Proportion of wind erosion in the wind-water erosion varies with rainfall intensity and slope

3 討論

黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶冬春季多大風(fēng)沙塵，土壤侵蝕以風(fēng)蝕為主；夏秋季多暴雨，土壤侵蝕以水蝕為主，季節(jié)交替的同時(shí)出現(xiàn)侵蝕營(yíng)力的交替，進(jìn)而出現(xiàn)水蝕與風(fēng)蝕不同順序的交錯(cuò)侵蝕[9]。風(fēng)力與水力交錯(cuò)順序的變化導(dǎo)致風(fēng)蝕與水蝕既可能相互促進(jìn)也可能相互抑制。前人研究發(fā)現(xiàn)先風(fēng)蝕后水蝕的交錯(cuò)侵蝕中，風(fēng)蝕往往會(huì)促進(jìn)后期水蝕。而在先水蝕后風(fēng)蝕的交錯(cuò)侵蝕中，無(wú)論徑流方向與風(fēng)向相反還是相同，水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕均為顯著的抑制作用[18-19]?？梢?jiàn)，侵蝕營(yíng)力的順序?qū)诲e(cuò)侵蝕中風(fēng)蝕和水蝕的相互作用至關(guān)重要。其原因主要來(lái)源于地表形態(tài)變化和結(jié)皮形成2方面。首先，經(jīng)過(guò)水蝕作用的坡面在雨滴擊濺和徑流沖刷后，土壤表層大顆粒破碎為小顆粒[15]，地表粗糙度減??；其次，水蝕后殘留在土壤中的水分會(huì)使土壤顆粒之間產(chǎn)生拉張力[20]，增強(qiáng)顆粒之間的團(tuán)聚作用[9]，且含有水分的土壤表層陰干后易形成了一層致密的物理結(jié)皮，從而使土壤顆粒在風(fēng)動(dòng)力作用下脫離地表進(jìn)入氣流形成風(fēng)沙流的難度增大，提高了臨界起動(dòng)風(fēng)速，改變了土壤顆粒脫離地表的臨界摩擦速度以及風(fēng)蝕量[21]。前人研究顯示，結(jié)皮能增加土壤抗剪強(qiáng)度[22](圖6)，也大大提高臨界起動(dòng)風(fēng)速(高達(dá)250%)[23]，且能夠截獲已被搬運(yùn)的可蝕性顆粒[24]，對(duì)風(fēng)蝕有明顯的抑制作用。與僅風(fēng)蝕的風(fēng)蝕量相比，前期水蝕影響下，隨后發(fā)生風(fēng)蝕的風(fēng)蝕量顯著降低，可見(jiàn)前期水蝕對(duì)地表形態(tài)的改變及結(jié)皮的形成，在很大程度上抑制了后期的風(fēng)蝕，這與前人的研究結(jié)果一致[18-19]。

試驗(yàn)土槽的試驗(yàn)條件為水蝕降雨強(qiáng)度為60 mm/h，坡度為5°，風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速為12 m/s。The experimental condition is at rainfall intensity of 60 mm/h with slope of 5° in rainfall simulation, and wind velocity of 12 m/s in wind tunnel experiment圖6 水蝕后風(fēng)蝕過(guò)程中的坡面形態(tài)Fig.6 Slope condition during water-wind erosion process

此外，本研究中風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中比例變化顯示，前期水蝕影響下的風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例始終要低于風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例也進(jìn)一步證明前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕的抑制作用。此外，該抑制作用的強(qiáng)弱也與風(fēng)蝕過(guò)程中的風(fēng)速大小密切相關(guān)。本研究中前期水蝕對(duì)風(fēng)蝕的抑制作用隨風(fēng)速增大呈增強(qiáng)趨勢(shì)，這與楊會(huì)民[19]的研究結(jié)果相悖，其原因可能是本試驗(yàn)?zāi)M的是迎風(fēng)坡面發(fā)生的徑流與風(fēng)向相反的交錯(cuò)侵蝕，而楊會(huì)民是在徑流與風(fēng)向相同的條件下開(kāi)展的試驗(yàn)研究。當(dāng)風(fēng)水同向時(shí)，坡面在降雨作用下形成與風(fēng)向一致的有向粗糙度(如從上坡到下坡的細(xì)溝)，在此情景下，水蝕后形成的侵蝕溝在風(fēng)蝕過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生“狹管效應(yīng)”從而明顯提高風(fēng)速與增強(qiáng)湍流強(qiáng)度[25-26]，尤其是在大風(fēng)速下效果會(huì)更加顯著，進(jìn)而對(duì)風(fēng)蝕起到了一定的促進(jìn)作用。

4 結(jié)論

前期水蝕對(duì)后期風(fēng)蝕產(chǎn)生顯著的抑制作用，9、12和15 m/s風(fēng)速下僅風(fēng)蝕量是水蝕后坡面風(fēng)蝕量的10.1～18.0、11.4～29.0和16.0～39.6倍，受水蝕影響的風(fēng)蝕速率較僅風(fēng)蝕平均減小90.8%、94.3%和95.8%，且后期風(fēng)蝕速率表現(xiàn)出當(dāng)前期降雨強(qiáng)度較大時(shí)也較大、隨前期降雨坡度增加而變化的趨勢(shì)與后期風(fēng)速相關(guān)的特征。

此外，相較于風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例始終更低，9、12和15 m/s風(fēng)速下，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例較風(fēng)蝕在僅水蝕與僅風(fēng)蝕侵蝕總量中的比例平均減少32%、44.5%和46.7%。且風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中的比例呈現(xiàn)隨前期降雨強(qiáng)度和坡度增大而減小的特征。隨前期降雨強(qiáng)度的增加，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中比例的減小速率在小坡度下更快；隨前期降雨坡度的增加，風(fēng)蝕在水- 風(fēng)侵蝕總量中比例的遞減速率在小雨強(qiáng)下較大雨強(qiáng)下更快。

前期水蝕影響后期風(fēng)蝕的研究中，前期降雨的主要影響因素(降雨強(qiáng)度和坡度)與后期風(fēng)蝕的風(fēng)速都影響著后期風(fēng)蝕，但前期水蝕與后期風(fēng)蝕的交錯(cuò)過(guò)程與機(jī)理還需深入探討。