《土壤侵蚀过程与机制》运用水动力学与侵蚀理论，以室内人工降雨模拟试验为基础，研究森林植被影响下降雨雨滴动能、坡面薄层水流流态、坡面流阻力系数变化规律、坡面流泥沙运动规律，建立坡面流阻力系数公式、泥沙起动临界剪切力公式，坡面流侵蚀数学模型，以探讨坡面土壤侵蚀过程与机制。在坡面土壤侵蚀过程与机理研究基础上，以黄土丘陵沟壑区的甘肃省天水市典型流域及更大尺度的无定河流域为研究对象，通过分析流域降雨时空变化、景观格局演变及地形地貌分形特征，辨析流域水沙运移规律及其尺度分异规律；研究流域地形地貌分维与侵蚀产沙的耦合关系；基于土壤侵蚀预报模型WEPP和水文模型SWAT，研究各尺度流域土地利用／森林植被变化下的水文生态响应，进而探讨土地利用／森林植被变化影响下多尺度流域水文生态过程及侵蚀机制。
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