近20年来,我国大力推进交通、水利等基础设施项目建设,由此引起大量弃土弃渣堆置形成数量巨大的工程堆积体,成为新增水土流失的重要组成部分。由于建设项目施工工艺和运行方式多样,致使工程堆积体下垫面条件复杂,表面土壤结构缺失、土质松散、植物根系缺乏,土壤抗冲性极差,极易产生水土流失。为揭示工程堆积体坡面细沟形态指标动态变化规律以及细沟形态指标与侵蚀产沙量之间的关系,本文运用标准试验小区进行径流冲刷试验,探讨其在2个坡长、3个坡度、4个放水流量条件下堆积体坡面细沟侵蚀过程。得到以下主要研究结论:(1)工程堆积体坡面细沟产流率随时间的持续呈现波动变化趋势,产沙率随产流时间的延续呈“多峰多谷”的变化趋势,坡面产沙率的变化过程主要受坡面细沟沟壁坍塌的影响,随着坡长的增大,产沙率的波动频率变小,振幅变大。累积产流量与冲刷时间呈线性关系,累积产沙量随冲刷时间呈二次函数关系,累积产沙量存在最大值,随着坡长的增加,累积产沙量增大。(2)工程堆积体坡面细沟径流含沙量随着产流时间的延续逐渐减小,坡度和流量对含沙量的影响不显著,含沙量随坡长的增大而增大。流量、坡度和坡长均对坡面产流产沙过程产生重要的影响,流量对坡面产流产沙的影响作用大于坡度和坡长,流量对坡面产流产沙表现为正效应,坡度和坡长对坡面产流产沙表现为负效应。(3)细沟沟宽和沟深均随冲刷历时的延续总体上呈增大趋势,沟宽和沟深在前9 min内快速发育,后36 min内平稳发育,沟宽和沟深与放水时间之间存在良好的对数函数关系,沟宽和沟深的发育过程主要受放水流量的影响,均随放水流量的增大而增大,但随坡度和坡长的增大细沟发育却减弱。(4)细沟宽深比在0~27 min内为变化剧烈阶段,细沟下切侵蚀速率减弱,在27 min之后为保持稳定阶段。在10m坡长条件下,细沟宽深比最终稳定在0.81~1.48,在15m坡长条件下,细沟宽深比最终稳定在0.88~2.05,细沟的断面形态最终大致呈现为“矩形”形状。随着坡长的增大,细沟的宽深比增大;细沟断面积随冲刷历时的延续呈现持续增大趋势,与放水时间之间存在良好的线性函数关系。(5)在10m坡长条件下,坡面细沟发育速度较慢,坡长为15m的坡面,细沟的发育在15min内就达到稳定形态。雷诺数在侵蚀过程中逐渐由小变大,雷诺数的变化受径流量的影响比较大。在产流0~15 min之间坡面流呈现急流状态,产流15~45min之间坡面流呈现缓流状态。在10m坡长条件下,阻力系数总体介于0.01~0.69之间,在15m坡长条件下,阻力系数总体介于0.01~1.08之间。流速、雷诺数、佛汝德数和阻力系数与放水时间之间均存在良好的幂函数关系。水流剪切应力和径流功率随产流时间的变化分为两个变化阶段,在产流开始20min之间,水流剪切应力随产流时间增加,产流20min以后,水流剪切应力随产流时间的延续呈现波动变化趋势。(6)细沟的形态指标-沟宽和沟深与产流率、产沙率、累积产流量和累积产沙量之间存在良好的函数关系,径流含沙量显著影响坡面产沙量,随着含沙量的增大,坡面侵蚀产沙量也相应增大。(7)工程堆积体坡面细沟侵蚀产流率、产沙率与水动力学参数流速、雷诺数和阻力系数之间存在良好的函数关系,工程堆积坡面细沟侵蚀的土壤可蚀性参数为1.6×10-3 s/m,侵蚀性细沟开始剥离土壤颗粒产生侵蚀的临界水流剪切力为0.38 Pa。