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坡面产流与水力侵蚀过程中的力学问题

入渗；坡面水流；侵蚀；地貌演化

土壤侵蚀是全球范围严重的环境威胁，中国的侵蚀问题虽然近年有所缓解但形势仍然严峻。深入研究侵蚀过程中的力学机制，提升对侵蚀全过程的模拟预测能力，仍然是需要长期努力的课题。水蚀是主要的侵蚀形式之一，其过程主要包括降雨入渗产流、坡面水流运动、坡面水流冲刷侵蚀、以及坡面地貌演化。水蚀过程的驱动力取决于坡面水流，而坡面水流的形成取决于土壤入渗这一典型多孔介质流体动力学过程。目前对入渗过程模拟的理论已较为成熟，主要困难在于对土壤水力特性的获取及其空间变异性的确定。水力侵蚀活跃区域入渗量往往占降雨量的大部分，使坡面水流强度对土壤水力特性高度敏感，确定土壤水力特性在研究坡面侵蚀问题中的作用需要予以更多重视。水流的动力过程对理想下垫面情况已有较好的力学理解和理论描述，但实际问题中下垫面条件的复杂性，对现有理论的基本设定形成挑战。 坡面水力侵蚀和泥沙输移过程的力学描述一般基于河道泥沙输移理论，应用于坡面水流剪切侵蚀，特别是陡坡条件下的侵蚀输沙过程，尚有一些关键问题需要解决。坡面侵蚀过程中的地貌演化动力过程是新兴的课题，由于涉及更多的力学机制和其中强烈的内在随机性，力学描述理论仍在发展之中。