1、隨著生產建設項目數量不斷增加和類型多樣化，各種工程建設活動在施工過程中形成了大量的工程堆積體，使原地貌單元不斷被塑造成特殊的人為地貌單元。工程堆積體作為一種物質組成極不均勻、離散程度很大的土石混合物，其結構松散、內摩擦角和粘聚力小、植物根系與有機質缺乏，是人為水土流失的主要地貌單元。在降雨或暴雨條件下，其強烈的水土流失破壞了土地資源和生態(tài)平衡。由于工程堆積體發(fā)生來源和土石含量不同，不同工程堆積體在地表徑流沖刷作用下的土壤侵蝕特征差異性較

2、大。本文以重慶市生產建設中廣泛存在的紫色土堆積體和黃壤堆積體為研究對象，通過野外調查及土工試驗方法，分析了其來源特征及物理性質變化特征;采用野外實地放水沖刷法及水力學、泥沙運動力學等理論，深入研究了不同土石比工程堆積體邊坡坡面徑流侵蝕過程中水動力學參數變化特征、坡面入滲、產流、產沙過程及細溝發(fā)育過程，建立了邊坡坡面水沙關系方程及侵蝕臨界條件;通過研究不同土石比工程堆積體物理性質、水動力學參數、徑流泥沙及細溝發(fā)育特征，深入分析工程堆積體邊

3、坡坡面土壤侵蝕過程，并進一步探討其邊坡失穩(wěn)機制，可為生產建設項目水土流失量預測和水土保持措施布置提供基本參數和技術依據。本研究主要內容包括：
　?、挪煌潦裙こ潭逊e體邊坡物理性質特性差異明顯。土質(≤10mm)含量較高時，土體容重、非毛管孔隙均較小，而毛管孔隙較大，有利于邊坡植物恢復，但其豐富土質或細顆粒是徑流侵蝕的泥沙來源;而石質(＞10mm)較高時則相反，其水土流失發(fā)生的可能性較小。紫色土和黃壤堆積體土質含量均表現為土質＞偏

4、土質＞土石混合質，其中紫色土依次為86.47％，79.19％和57.16％，黃壤依次為76.88％和60.69％，而石質含量則相反，除土質紫色土外，其它堆積體顆粒分布均勻且級配良好;紫色土堆積體土體容重以土質(1.317g/cm3)最小，土石混合質最大(1.562g/cm3)，而黃壤堆積體為偏土質大于土石混合質;兩種堆積體體邊坡沖刷前的初始含水率均表現為土質＞偏土質＞土石混合質，土質含量多的堆積體較含量少的侵蝕危險性越高。工程建設形成的

5、各種擾動地貌單元降低了項目區(qū)水源涵養(yǎng)功能，其中3a，2a和1a棄渣堆積體土壤有效庫容比原地貌中最小的坡耕地依次減少了12.3％，16.8％，22.7％。
　　⑵不同土石比工程堆積體邊坡坡面徑流侵蝕過程中水動力學參數變化明顯。在邊坡坡面侵蝕過程中水流流態(tài)以紊流和緩流為主，且各水動力學參數均呈不同程度波動式變化，其中流速v隨沖刷時間呈“強-弱”波動、阻力系數f呈“弱-強”波動、剪切力τ呈“弱-強-弱”波動、功率P呈“強-弱”波動;紫色

6、土和黃壤堆積體v均隨放水流量增加呈冪函數增加，其冪指數最大和最小值分別為0.526，0.179;同一放水流量下土質或偏土質堆積的v均為最大，含石量越小時坡度及坡長對v影響較小。在一定條件下f隨土石比的減小而增大，即土質＜偏土質＜土石混合質。τ受土石比和地形條件（坡度或坡長）影響很大，其隨放水流量增加而增大且黃壤堆積體增加速率較紫色土快，其中紫色土堆積體在24.571～83.743 Pa之間，而黃壤為22.000～57.154 Pa。P也

7、隨放水流量增加而增大，兩種堆積體P均表現為土質或偏土質大于土石混合質。
　　⑶不同土石比工程堆積體邊坡徑流泥沙特征差異明顯。入滲過程存在迅速降低（前3min）、緩慢降低(3～20min)和趨于穩(wěn)定（20min后）三個階段;紫色土和黃壤堆積體邊坡在沖刷過程中的平均入滲率均表現為土質或偏土質大于土石混合質。產流過程則呈先增加后趨于穩(wěn)定變化且存在不同程度突變或波動現象，產流率突變主要發(fā)生在產流后的9 min內;細溝侵蝕是影響產流量的重要

8、因素;土石比對產流率有重要影響且隨放水流量增加而增強，流量從5增加到25 L/min土質堆積體平均產流率增加量最大(19.337 L/min)，而土石混合質最小。產沙過程呈連續(xù)性的多峰多谷特點且波動程度隨放水流量增加而增強，細溝溝壁土體在重力作用下的崩塌脫落是造成產沙過程波動的重要原因。各水動力學參數對邊坡坡面產沙量影響程度依次為γ Q＞）γh＞）γb＞）γf＞）γv＞γp＞γτ，其關聯度在0.5183～0.9284之間，其中放水流量對

9、產沙量影響最大;產沙量與放水流量可用M=0.0072Q3.0287進行回歸擬合，小流量下(5L/min)兩種堆積體邊坡平均產沙率均以土石混合質最大，而在大流量下則表現為土質＞偏土質＞土石混合質。
　　⑷工程堆積體邊坡坡面細溝侵蝕主要發(fā)生在產流3min后，可分為細溝發(fā)展階段(3～45min)和穩(wěn)定階段（45min后），其徑流含沙量呈波動減小的變化，而坡面細溝形態(tài)與產沙量密切相關。在徑流沖刷后黃壤堆積體一般形成單一主溝，而紫色土堆積體

10、則形成較多細溝;土石混合質紫色土堆積體邊坡細溝條數、平均溝寬、平均溝深總體上隨放水流量增加而增大，而細溝寬深比則相反，坡度增大會加劇溝底下切;當放水流量在10～30 L/min范圍時其平均溝深在1.58～7.67cm之間變化，而細溝平均密度在1.0～2.27 m/m2。工程堆積體邊坡坡面產沙量與平均溝深呈極顯著正相關，其可用M=0.2187 h2.9508進行回歸擬合，而與侵蝕溝條數、平均溝寬、細溝密度以及細溝寬深比相關性不明顯。

11、>　?、晒こ潭逊e體邊坡細溝發(fā)育過程中的重力侵蝕發(fā)生在細溝兩側及溝頭，是影響坡面產沙重要因素，也是導致坡面含沙量波動變化重要原因。邊坡細溝發(fā)育過程中的重力侵蝕產沙貢獻最大為96.6％，最小為10.9％，相同條件下重力侵蝕產沙貢獻隨邊坡坡度增加而增大。不同土石比邊坡坡面的侵蝕臨界條件不同，偏土質紫色土堆積體邊坡坡面發(fā)生侵蝕的臨界水流功率較小(6.699N/(m·s))，而其土石混合質較大(7.265N/(m·s));土石比相同時，黃壤堆積體

12、臨界水流功率小于紫色土堆積體，黃壤堆積體較紫色土堆積體易侵蝕;工程堆積體邊坡侵蝕臨界坡度隨放水流量增加而減小，放水流量由10增加到30 L/min時土石混合質紫色土堆積體侵蝕臨界坡度依次為35°，35°，30°，32.5°和30°。
　?、使こ潭逊e體邊坡的入滲產流過程對邊坡穩(wěn)定性影響很大，其徑流沖刷過程會直接造成坡面粗糙化、石礫化，而水分入滲過程則會增大土體含水率和土體容重，降低土體抗剪強度，造成邊坡失穩(wěn)。在非降雨條件和中雨（歷時