黃土丘陵區(qū)凍土坡面侵蝕過程特征研究

蘇遠逸, 陳田慶, 張盼盼, 熊宇斐, 李 鵬

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團 自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室, 西安 710075; 2.陜西省土地工程建設(shè)集團 陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心, 西安 710075; 3.陜西省土地工程建設(shè)集團 自然資源部土地工程技術(shù)創(chuàng)新中心, 西安 710075; 4.西安理工大學(xué), 西安 710048)

凍融侵蝕是指土壤及其母質(zhì)孔隙中的水分在凍結(jié)時體積膨脹，孔隙增大導(dǎo)致土體穩(wěn)定性降低，消融后在重力的作用下土體沿坡向下發(fā)生位移的現(xiàn)象[1-4]。凍融作用和土壤侵蝕往往是同時或者交替發(fā)生，在侵蝕過程中，土壤中剖面的水分分布和泥沙運移改變了凍融作用的程度[5]。季節(jié)性凍融地區(qū)的凍融侵蝕一般為輕度或者中度[6]。但是在解凍期土壤的可蝕性是其他季節(jié)的2～3倍，因此即使降雨強度很小也可能發(fā)生嚴(yán)重的土壤侵蝕。凍融作用使土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致入滲減緩[7]，加劇土壤侵蝕。因此，凍融作用下的土壤侵蝕普遍較為強烈。Zuzel等[8]認為融雪徑流和凍融作用是春季解凍期發(fā)生土壤侵蝕的主要原因。融雪水侵蝕是當(dāng)溫度升高，雪水融化，表層凍土開始解凍，而深層有凍土存在導(dǎo)致融雪水無法下滲，融雪水與表層解凍的土壤呈泥漿狀沿地面流動發(fā)生的侵蝕現(xiàn)象。Demidov等[9]研究表明，在部分季節(jié)性凍融侵蝕區(qū)，春季解凍期的融雪水侵蝕占全年水土流失量的70%以上。凍融作用不能直接帶走所有泥沙，但可以為其他侵蝕類型提供充足的侵蝕來源。Barnes等[10]通過在野外長期監(jiān)測凍融作用對侵蝕的影響，定量分析了不同流量、坡度和含水量條件下凍融前后土壤的侵蝕特性，發(fā)現(xiàn)凍融作用會顯著增加溝壑尤其是側(cè)壁的侵蝕量。

溫度和降水是發(fā)生凍融侵蝕的兩個基本氣候條件[11]。第一是發(fā)生凍融侵蝕的地區(qū)要滿足有充足的氣溫低于0℃和氣溫高于0℃，能使水分完全凝結(jié)成冰后充分消融。第二是在適當(dāng)?shù)臅r期尤其是秋后期具有一定的降水量，水分足夠下滲到必要的深度作為凍融作用的驅(qū)動主體。我國黃土高原風(fēng)蝕水蝕交錯帶符合這兩種條件，該地區(qū)地處溫帶中緯度，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣溫低于0℃的天數(shù)在100 d以上，并且多年平均降雨量為300～ 600 mm/a，非汛期的降雨量占30%左右[12-14]。在冬春季交替時，尤其是春季解凍期溫度升高后，不完全解凍的土體中存在不透水層，土壤入滲率大大降低，融雪徑流和春季降雨可產(chǎn)生更多的徑流。并且在土壤反復(fù)的凍融作用下，土壤理化性質(zhì)等發(fā)生改變，土壤的穩(wěn)定性降低，使春季解凍期坡面和溝道發(fā)生的侵蝕更加劇烈。由此看來，在解凍期盡管降水量不大，但是土壤侵蝕問題依舊嚴(yán)重[15]。

在我國，對凍融條件下土壤侵蝕過程的研究主要是通過室內(nèi)模擬試驗完成的，孫寶洋等[16]通過室內(nèi)沖刷試驗，研究指出凍融作用對土壤的剝離能力有顯著影響，土壤剝離是土壤侵蝕的初始階段，也是受凍融作用影響最大的階段。然而我國對于凍融侵蝕的研究區(qū)域主要集中在東北黑土區(qū)和青藏高原地區(qū)等季節(jié)性凍融地區(qū)[17-19]，而對于我國黃土丘陵區(qū)的研究較少。因此，為了探究黃土丘陵區(qū)未凍坡面和凍土坡面的侵蝕差異，本研究以黃土作為主要研究對象，對比定量分析了未凍坡面和凍土坡面在不同徑流坡長條件下產(chǎn)流產(chǎn)沙過程和水沙關(guān)系，以期為完善黃土丘陵區(qū)的土壤侵蝕機理提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用土選取陜西省榆林市綏德縣王茂溝小流域(東經(jīng)110°20′26″—110°22′46″，北緯37°34′13″—37°36′03″)的黃綿土，將試驗用土運回實驗室后去除草根、礫石等雜質(zhì)后過10 mm的土樣篩進行預(yù)處理。經(jīng)Mastersizer 2000測得土壤的顆粒組成為黏粒(<0.002 mm)0.17%、粉粒(0.002～0.05 mm)61.22%和砂粒(>0.05 mm)38.31%，經(jīng)測定黃土的干密度約為(1.25±0.10) g/cm3，有機質(zhì)含量為(2.0±0.10) g/kg。

1.2 試驗裝置

本次試驗在西安理工大學(xué)雨洪侵蝕大廳內(nèi)進行。試驗裝置主要由沖刷裝置和凍土裝置2部分組成。沖刷裝置由徑流收集裝置、土槽、水槽、穩(wěn)流槽、水箱和閥門等組成(圖1)。土槽(長2 m，深0.2 m，寬0.2 m)為木質(zhì)土槽，設(shè)置為12°的斜坡。在土槽頂部連接一個寬0.2 m、深0.05 m的變坡長水槽，坡長分別為2，4，6 m。穩(wěn)流槽采用帶孔的有機玻璃板分為兩部分，穩(wěn)流槽中的水來自裝有流量控制器的水箱，水箱設(shè)上有排水孔，以保持水壓穩(wěn)定。凍土裝置采用西安理工大學(xué)的凍融試驗系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)采用六面體拼裝結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部長4.5 m、寬2.5 m、高2.5 m，可調(diào)溫度范圍在-40～-30℃，精度為±1℃，溫度均勻度≤±2.0℃，同時具備制冷和加熱功能，滿足試驗需求。

圖1 沖刷試驗裝置

1.3 試驗方法

本試驗?zāi)M春季解凍期融雪徑流侵蝕，由于春季氣溫回升，冰雪融化，并且雪融化的時間要早于土體，因此在土槽上方設(shè)置不同長度的徑流坡面，用來模擬上方融雪形成的徑流對下方還未解凍的土體造成的侵蝕狀況。在本試驗中設(shè)計的放水強度為1 L/min，試驗時的水溫和室溫均在15℃左右[20]。根據(jù)野外現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果和已有研究成果，目前黃土高原50%以上坡耕地的坡度在10°～15°，因此該試驗的坡度設(shè)計為12°。將野外采回的土樣稱重并烘干，根據(jù)計算結(jié)果設(shè)定土壤前期含水量為15%，土壤干容重為1.25 g/cm3。試驗選用土壤處理(未凍坡面和凍土坡面)和徑流坡長(2，4，6 m)2個影響因子進行組合試驗，每組試驗重復(fù)3次，共18場試驗，試驗結(jié)果采用3次試驗結(jié)果的平均值，具體沖刷試驗設(shè)計見表1。

表1 沖刷試驗設(shè)計

將試驗用土運回實驗室后進行裝填，共分為以下幾個步驟：(1) 土壤風(fēng)干并過篩(10 mm×10 mm)，除去植物根、小石塊等雜質(zhì)；(2) 取適量土樣測量其含水率，用噴壺灑水混合均勻使含水量達到15%左右，并用塑料膜覆蓋防止水分蒸發(fā)；(3) 根據(jù)測定野外黃土的干容重(1.25 g/cm3)計算得出需要的用土量，將配置好的黃土每5 cm裝入土槽中，一共4層，每層黃土裝填壓實后在表面進行淺鋤，保證土壤緊密結(jié)合；(4) 將填好土的土槽表面覆上塑料薄膜，防止土槽中土壤的含水量發(fā)生改變；(5) 將需要冷凍的土槽放入凍土裝置，溫度設(shè)定為-20℃，待土槽連續(xù)凍結(jié)24 h土體完全凍結(jié)后取出進行試驗。在試驗過程中，由于室溫比凍土溫度高，并且水溫也不易控制，因此沖刷試驗的過程也是凍土解凍的一個過程。

試驗開始前先率定沖刷流量，在率定值連續(xù)3次與設(shè)計流量之間的誤差小于5%時進行沖刷試驗。水流進入土槽后到徑流收集裝置出現(xiàn)徑流的時間為初始產(chǎn)流時間，徑流收集裝置出現(xiàn)徑流開始后記錄產(chǎn)流時間，產(chǎn)流持續(xù)15 min后關(guān)水。試驗過程中用統(tǒng)一規(guī)格帶有刻度的塑料桶收集每分鐘的渾水樣，試驗結(jié)束后統(tǒng)一記錄渾水體積，采用烘干法測得每分鐘的產(chǎn)沙量，并計算出泥沙體積，最后用渾水體積減去泥沙體積后得到每分鐘的徑流量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2019進行統(tǒng)計，采用SPSS(IBM SPSS Statistics Version 21)進行數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計、方差分析(ANOVA，顯著水平為p<0.05)、回歸與相關(guān)分析、曲線擬合等，用Origin 8.5(OriginLab, USA)繪圖，用Photoshop CS4繪制了沖刷試驗裝置示意圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 未凍坡面與凍土坡面侵蝕特征值

表2為不同徑流坡長條件下未凍坡面與凍土坡面侵蝕特征值的統(tǒng)計表，表中的侵蝕特征值主要包括初始產(chǎn)流時間、產(chǎn)流量峰值、產(chǎn)流量峰值出現(xiàn)時間、產(chǎn)沙量峰值和產(chǎn)沙量峰值出現(xiàn)時間。由表2可以看出，不同徑流坡長條件下未凍坡面的初始產(chǎn)流時間分別是0.66 min(U2)，0.62 min(U4)和0.53 min(U6)，凍土坡面的初始產(chǎn)流時間分別是0.41 min(F2)，0.36 min(F4)和0.27 min(F6)，未凍坡面和凍土坡面的初始產(chǎn)流時間均隨著徑流坡長的延長而縮短，相比于徑流坡長2 m的初始產(chǎn)流時間分別縮短了6.06%～19.70%(未凍坡面)和12.20%～34.15%(凍土坡面)。在相同的坡面類型下，初始產(chǎn)流時間均隨著徑流坡長的增大逐漸減小。凍土坡面的初始產(chǎn)流時間與未凍坡面相比均有不同程度的減小，在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的初始產(chǎn)流時間分別是未凍坡面的62.12%(F2/U2)，58.06%(F4/U4)和50.94%(F6/U6)。

表2 未凍坡面與凍土坡面侵蝕特征值

不同徑流坡長條件下未凍坡面的產(chǎn)流量峰值分別為774.5 ml(U2)，759.7 ml(U4)和734.9 ml(U6)，凍土坡面的產(chǎn)流量峰值分別是960.12 ml(F2)，980.28 ml(F4)和967.53 ml(F6)，未凍坡面的產(chǎn)流量峰值隨著徑流坡長的增大而減小。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的產(chǎn)流量峰值均遠遠大于未凍坡面。不同徑流坡長條件下未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)流量峰值出現(xiàn)的時間均集中在產(chǎn)流后10～15 min。

不同徑流坡長條件下未凍坡面的產(chǎn)沙量峰值為99.86 g(U2)，109.33 g(U4)和199.09 g(U6)，凍土坡面的產(chǎn)沙量峰值分別是539.95 g(F2)，568.89 g(F4)和593.3 g(F6)。未凍坡面和凍土坡面的產(chǎn)沙量峰值均隨著徑流坡長的增大而增大，未凍坡面U4和U6的產(chǎn)沙量峰值分別是U2的1.09倍和1.99倍，凍土坡面F4和F6的產(chǎn)沙量峰值分別是F2的1.05倍和1.1倍。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的產(chǎn)沙量峰值分別是未凍坡面的5.41倍(F2/U2)，5.18倍(F4/U4)和2.98倍(F6/U6)。不同徑流坡長條件下，未凍坡面產(chǎn)沙量峰值出現(xiàn)時間在產(chǎn)流后的9～15 min，而凍土坡面產(chǎn)流量峰值出現(xiàn)時間在產(chǎn)流后的4～9 min。

2.2 未凍坡面與凍土坡面侵蝕過程

2.2.1 產(chǎn)流過程 圖2為不同徑流坡長條件下未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化過程。由圖2A可以看出，對于未凍坡面而言，不同徑流坡長條件下產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化過程大致可以分為兩個階段，分別是0～6 min的迅速增加階段和6～15 min的相對穩(wěn)定階段。未凍坡面的產(chǎn)流率變化范圍分別在245.23～774.5 ml/min(U2)，357.44～759.7 ml/min(U4)和376.13～734.9 ml/min(U6)，產(chǎn)流率的變異系數(shù)(CV)分別是22.14%(U2)，16.13%(U4)和13.41%(U6)。經(jīng)過ANOVA方差分析，不同徑流坡長條件下未凍坡面的產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化無顯著差異(p>0.05)。由圖2B可以看出，凍土坡面產(chǎn)流率隨產(chǎn)流歷時的變化與未凍坡面產(chǎn)流率的變化規(guī)律不同，凍土坡面的產(chǎn)流率隨產(chǎn)流歷時的變化相對穩(wěn)定，波動范圍分別在871.5～960.12 ml/min(F2)，795.32～980.28 ml/min(F4)和760.76～967.53 ml/min(F6)，產(chǎn)流率的CV分別是2.48%(F2)，4.57%(F4)和5.41%(F6)。經(jīng)過ANOVA方差分析，不同徑流坡長條件下凍土坡面的產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化無顯著差異(p>0.05)。在相同徑流坡長條件下，未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化差異性顯著(p<0.05)。并且與未凍坡面相比，凍土坡面的產(chǎn)流率較大，但是波動范圍較小。

圖2 未凍坡面和凍土坡面的產(chǎn)流過程

不同徑流坡長條件下未凍坡面的平均產(chǎn)流量為642.93 ml(U2)，660.09 ml(U4)和670.97 ml(U6)，凍土坡面的平均產(chǎn)流量分別是921.5 ml(F2)，930 ml(F4)和915.58 ml(F6)。未凍坡面U4和U6的平均產(chǎn)流量分別是U2的1.03倍和1.04倍，凍土坡面F4和F6的平均產(chǎn)流量分別是F2的1.01倍和0.99倍。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的平均產(chǎn)流量分別是未凍坡面的1.43倍(F2/U2)，1.41倍(F4/U4)和1.36倍(F6/U6)。

2.2.2 產(chǎn)沙過程 圖3為不同徑流坡長條件下未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化過程。由圖3A可以看出，對于未凍坡面而言，不同徑流坡長條件下產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化波動范圍較大，分別為39.12～99.86 g/min(U2)，43.49～109.33 g/min(U4)和62.99～199.09 g/min(U6)，產(chǎn)沙率的變異系數(shù)(CV)分別是27.8%(U2)，21.74%(U4)和32%(U6)。經(jīng)過ANOVA方差分析，不同徑流坡長條件下未凍坡面的產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化差異性顯著(p<0.05)。由圖3B可以看出，凍土坡面產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流歷時的變化呈先上升后緩慢下降并保持相對穩(wěn)定的趨勢，凍土坡面產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流歷時的變化波動范圍分別在470.07～539.95 g/min(F2)，440.68～568.89 g/min(F4)和449.02～593.3 g/min(F6)之間，產(chǎn)沙率的CV分別是3.33%(F2)，5.61%(F4)和5.91%(F6)。經(jīng)過ANOVA方差分析，不同徑流坡長條件下凍土坡面的產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化無顯著差異(p>0.05)。在相同徑流坡長條件下，未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化差異性顯著(p<0.05)。

圖3 未凍坡面和凍土坡面的產(chǎn)沙過程

不同徑流坡長條件下未凍坡面的平均產(chǎn)沙量為61.74 g(U2)，78.88 g(U4)和123.36 g(U6)，凍土坡面的平均產(chǎn)沙量分別是517.11 g(F2)，534.85 g(F4)和547.14 g(F6)。未凍坡面和凍土坡面的平均產(chǎn)沙量均隨著徑流坡長的增大而增大，未凍坡面U4和U6的平均產(chǎn)沙量分別是U2的1.28倍和2倍，凍土坡面F4和F6的平均產(chǎn)沙量分別是F2的1.03倍和1.06倍。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的平均產(chǎn)沙量分別是未凍坡面的8.38倍(F2/U2)，6.78倍(F4/U4)和4.44倍(F6/U6)。

2.3 未凍坡面與凍土坡面的水沙關(guān)系

2.3.1 產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率關(guān)系 由圖4A可以看出，在本研究中未凍坡面產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率的關(guān)系分為兩個階段：緩慢增加階段和急速增加階段。在緩慢增加階段，產(chǎn)沙率隨著產(chǎn)流率的增加而緩慢增加，當(dāng)產(chǎn)流率超過650 ml/min后，產(chǎn)沙率將急速增大，兩個階段交匯的地方即是未凍坡面水沙關(guān)系發(fā)生變化的突變點。由圖4B可以看出，不同坡長條件下凍土坡面的產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率與未凍坡面變化趨勢不同，產(chǎn)沙率均隨著產(chǎn)流率的增大而增大，凍土坡面的產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率呈正相關(guān)關(guān)系。

圖4 不同坡面產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率關(guān)系

2.3.2 累積產(chǎn)流量與累積產(chǎn)沙量關(guān)系 坡面累積徑流量與累積產(chǎn)沙量之間的相互關(guān)系可以定量地反映坡面侵蝕過程中產(chǎn)流與產(chǎn)沙之間的動態(tài)變化規(guī)律。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析可知，將本研究中兩者數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合，發(fā)現(xiàn)不同徑流坡長條件下未凍坡面和凍土坡面的累積產(chǎn)流量與累積產(chǎn)沙量之間均呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，函數(shù)關(guān)系式如下：

M′=cQ′+d

(1)

式中:M′為累積產(chǎn)沙量(kg);Q′為累積產(chǎn)流量(L);c和d為常數(shù)。

將擬合結(jié)果整理到表中，可以看出不同徑流坡長條件下未凍坡面和凍土坡面的累積產(chǎn)流量與累積產(chǎn)沙量擬合函數(shù)的相關(guān)系數(shù)均在98%以上。由表3可以看出，參數(shù)c>0，表示坡面累積產(chǎn)沙量均隨著累積產(chǎn)流量的增長而增長。結(jié)合函數(shù)關(guān)系以及產(chǎn)流產(chǎn)沙的物理意義，定義參數(shù)c為產(chǎn)沙能力系數(shù)，參數(shù)c的大小與徑流坡長呈正相關(guān)關(guān)系，即坡面產(chǎn)沙能力隨著徑流坡長的增大而增大，并且凍土坡面的參數(shù)c均大于未凍坡面。

表3 累積產(chǎn)流量與累積產(chǎn)沙量的相關(guān)關(guān)系

3 討 論

近年來全球極端天氣頻發(fā)，全球變暖已經(jīng)是一個不爭的事實。氣候的極端變化導(dǎo)致季節(jié)性凍土地區(qū)過早融化，從而改變了坡面的水力侵蝕特征。土壤經(jīng)過凍結(jié)，凍土坡面的初始產(chǎn)流時間相比于未凍坡面大大縮短(表2)，本試驗的研究結(jié)果與Wang[21]和張輝[22]等的研究成果相似。這是由于土壤在凍結(jié)過程中，坡面表層土壤中的水分和土壤孔隙中的水凝結(jié)形成“冰帽”，阻礙徑流入滲，導(dǎo)致坡面徑流快速匯集導(dǎo)致初始產(chǎn)流時間大大減小。

在試驗期間，凍土坡面的產(chǎn)流率顯著高于未凍坡面，也是同樣的原因造成的。在試驗的初始階段，坡面仍處于凍結(jié)狀態(tài)，且入滲率較小，隨著試驗的繼續(xù)，坡面表層土壤溫度逐漸升高，距離表層一定深度內(nèi)的凍土逐漸融化，坡面產(chǎn)流率逐漸增大。在試驗過程中，凍土坡面的產(chǎn)沙率也顯著高于未凍坡面，并且凍土坡面的產(chǎn)沙率波動范圍較大。由于表層凍土的存在降低了坡面的入滲率，地表徑流增大，導(dǎo)致徑流侵蝕力增強。與此同時徑流的增加又反作用于凍結(jié)的土壤，加快了土壤的融化，使坡面的侵蝕顆粒持續(xù)釋放。徑流的增加和凍土坡面的融化相互作用，導(dǎo)致凍土坡面的侵蝕加劇。

土壤侵蝕預(yù)測模型(WEPP)的基本理論描述了兩種類型的土壤侵蝕[23]：細溝間侵蝕和細溝侵蝕。細溝間侵蝕是指坡面水力侵蝕的初始階段，土壤顆粒通過薄層流在土壤表面的分離和運移。細溝侵蝕是細溝形成后，徑流向細溝頭、溝壁和溝底土壤的侵蝕和輸送過程。在本研究中，未凍坡面產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率分為緩慢增加和急速增加兩個階段，凍土坡面的產(chǎn)沙率則隨著產(chǎn)流率的增大逐漸增大，這與細溝的發(fā)育和侵蝕模式的改變有關(guān)。未凍坡面在產(chǎn)流率較小時，坡面形成不連續(xù)的跌坎，此時的侵蝕類型屬于細溝間侵蝕，產(chǎn)沙率較小。隨著試驗的繼續(xù)，跌坎逐漸連貫形成了細溝，侵蝕進一步加劇最終演化成細溝侵蝕，侵蝕產(chǎn)沙量迅速增加。對于凍土坡面而言，徑流在凍土坡面迅速下切形成細溝，侵蝕類型在絕大部分時間屬于細溝侵蝕。并且伴隨著細溝的持續(xù)發(fā)育，主要表現(xiàn)為溯源侵蝕和側(cè)壁坍塌，導(dǎo)致凍土坡面的侵蝕進一步加劇。

4 結(jié) 論

(1) 在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的初始產(chǎn)流時間分別是未凍坡面的62.12%(F2/U2)，58.06%(F4/U4)和50.94%(F6/U6)。未凍坡面和凍土坡面產(chǎn)流量峰值出現(xiàn)的時間均集中在產(chǎn)流后10～15 min，未凍坡面產(chǎn)沙量峰值出現(xiàn)時間在產(chǎn)流后的9～15 min，而凍土坡面產(chǎn)沙量峰值出現(xiàn)時間在產(chǎn)流后的4～9 min。

(2) 未凍坡面產(chǎn)流率隨產(chǎn)流時間的變化過程分為迅速增加和相對穩(wěn)定兩個階段，而凍土坡面的產(chǎn)流率隨產(chǎn)流歷時的變化相對穩(wěn)定。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的平均產(chǎn)流量分別是未凍坡面的1.43倍(F2/U2)，1.41倍(F4/U4)和1.36倍(F6/U6)。

(3) 不同徑流坡長條件下未凍坡面的產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化差異性顯著(p<0.05)，而凍土坡面的產(chǎn)沙率隨產(chǎn)流時間的變化無顯著差異(p>0.05)。在相同徑流坡長條件下，凍土坡面的產(chǎn)沙率顯著高于未凍坡面(p<0.05)。凍土坡面的平均產(chǎn)沙量分別是未凍坡面的8.38倍(F2/U2)，6.78倍(F4/U4)和4.44倍(F6/U6)。

(4) 未凍坡面產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率分為緩慢增加和急速增加兩個階段，而凍土坡面的產(chǎn)沙率則隨著產(chǎn)流率的增大逐漸增大。未凍坡面和凍土坡面的累積產(chǎn)流量與累積產(chǎn)沙量之間呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系，參數(shù)c可以作為坡面侵蝕的指示指標(biāo)。