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黄土丘陵地区地形破碎、沟壑纵横、植被稀疏、土壤抗蚀抗冲能力低，且该地区降雨多以场次暴雨集中出现，时空分布不均，土壤侵蚀严重。室内物理模型人工模拟试验是研究土壤侵蚀机理和水土流失规律的重要手段，尤其是室内降雨试验为研究土壤侵蚀提供了飞跃性的技术手段，大大缩短了研究成果获得的研究历时。 本试验以黄土丘陵区无定河三级支流桥沟小流域为原型制作的室内概化模型为研究对象，以雨强0.5 mm/min+1.5 mm/min历时15min+45min、雨强1.5mm/min+0.5mm/min历时45min+15min、雨强0.5mm/min+2.0mm/min历时15min+45min、雨强2mm/min+0.5mm/min历时45 min+15min四组降雨组合进行试验，采用自主研发的MVC3000SAC-GE12型流速仪及示踪粒子与计算机系统进行沟道流速自动量测与数据处理分析。通过本试验研究，得出以下主要结果： (1)以黄土丘陵区无定河三级支流桥沟为原型小流域制作室内概化模型，进行不同雨强、不同雨强降雨历时组合试验，本研究在试验条件设置上具有创新性。 (2)采用自主研发的MVC3000SAC-GE12型流速仪和示踪粒子自动量测的沟道流速数据进行了处理分析，结果表明流速仪自动量测和人工量测的沟道流速平均相对误差仅为5.73％，说明在小流域模型人工降雨模拟试验中沟道流速自动量测是可行的。 (3)雨峰在前、雨强1.5mm/min+0.5mm/min场次降雨过程中，流速、产流量、产沙量变化以45min为临界点，均随雨强变换而减小，总体水平雨强0.5mm/min时流速、产流量、产沙量低于雨强为1.5mm/min。雨峰在后、雨强0.5mm/min+1.5mm/min场次降雨过程中，流速均呈增大趋势，而产流、产沙在前15min较少，第16min以后产流、产沙至降雨结束均呈增大趋势，主沟流速与产流、产沙相关关系好于二支沟。 (4)雨峰在前、雨强2.0mm/min+0.5mm/min场次降雨过程中，流速、产流量、产沙量变化以45min为临界点，流速随雨强变换而减小，总体水平雨强0.5mm/min时流速、产流量、产沙量低于雨强为2.0mm/min；雨强0.5mm/min时则因降雨入渗率增大原因不再产流产沙。雨峰在后、雨强0.5mm/min+2.0mm/min场次降雨过程中，流速均呈增大趋势，而产流、产沙在前15min较少，第16min以后产流、产沙至降雨结束均呈增大趋势，主沟流速与产流相关关系好于二支沟。 (5)雨峰在前、雨强1.5 mm/min+0.5mm/min和2.0 mm/min+0.5mm/min的降雨过程中，主沟和二支沟流速、产流量及产沙量在前45min雨强为1.5mm/min和2.0mm/min时都是递增的，后15min变为小雨强0.5mm/min后，主沟产流量和产沙量先减小后趋于稳定，主沟和二支沟流速先减小后逐步增大。雨峰在后、雨强0.5 mm/min+1.5mm/min和0.5 mm/min+2.0mm/min的降雨过程中，主沟和二支沟产流量及产沙量在前15min小雨强0.5mm/min时较小，后45min变为雨强1.5mm/min和2.0mm/min后，主沟和二支沟产流量及产沙量不断增加；整个降雨过程主沟和二支沟流速整体不断增大。