神府東勝煤田不同下墊面侵蝕特征野外試驗(yàn)

羅婷，李宏偉，詹松，李建明，王文龍，，4?

(1.杭州大地科技有限公司，310000，杭州;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，712100，陜西楊陵;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，712100，陜西楊陵;4.中國(guó)科學(xué)院 水利部水土保持研究所，712100，陜西楊陵)

神府東勝煤田不同下墊面侵蝕特征野外試驗(yàn)

羅婷1，李宏偉2，詹松2，李建明3，王文龍2，3，4?

(1.杭州大地科技有限公司，310000，杭州;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，712100，陜西楊陵;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，712100，陜西楊陵;4.中國(guó)科學(xué)院 水利部水土保持研究所，712100，陜西楊陵)

通過野外放水沖刷試驗(yàn)，對(duì)神府東勝煤田不同下墊面(原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面)上的侵蝕特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1)在不同下墊面上，侵蝕量與徑流量及徑流剪切力都呈正相關(guān)關(guān)系，原始地面、擾動(dòng)地面和非硬化路面侵蝕量與徑流量呈較好的冪函數(shù)相關(guān)，棄土坡面和沙多石少棄渣坡面侵蝕量與徑流量呈線性相關(guān)，沙少石多棄渣坡面侵蝕量與徑流量呈指數(shù)函數(shù)相關(guān);原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面和沙多石少棄渣坡面侵蝕量與徑流剪切力呈較好的對(duì)數(shù)函數(shù)相關(guān)，沙少石多棄渣坡面侵蝕量與徑流剪切力呈較好的線性關(guān)系;2)與原始地面對(duì)照，棄土棄渣坡面更易遭受侵蝕，其中棄土坡面的平均侵蝕量最大，為22.68 kg，是原始地面侵蝕量的45.27倍，其次為沙多石少棄渣坡面和沙少石多棄渣坡面，侵蝕量分別為原始地面的19.61和10.61倍，擾動(dòng)地面、非硬化路面侵蝕量為原始地面侵蝕量的4.35和4.41倍。

下墊面;侵蝕量;徑流量;徑流剪切力;神府東勝煤田

從1987年開始，神府東勝煤田進(jìn)入大規(guī)模開采時(shí)期，各種人為活動(dòng)加劇了侵蝕的發(fā)展，使原地被物遭到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和破壞，并由此產(chǎn)生大量的擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土棄渣等，這些物質(zhì)由于缺乏合理的防護(hù)措施，常常遭受暴雨沖刷侵蝕，成為人為侵蝕和泥石流的潛在泥沙來源［1］。礦區(qū)開采中出現(xiàn)的擾動(dòng)地面(指因煤炭開采、公路修建等人類活動(dòng)破壞原有土壤結(jié)構(gòu)而造成的一種極易侵蝕的擾動(dòng)下墊面，主要包括裸露地貌和堆墊地貌［2］)、非硬化路面(指在煤炭運(yùn)輸?shù)冗^程中經(jīng)機(jī)械碾壓而形成的未采取保護(hù)措施的易侵蝕路面)及未經(jīng)保護(hù)的松散棄土棄渣，為礦區(qū)水土流失提供了大量的侵蝕物質(zhì)，從而加劇了區(qū)域水土流失，使得原本惡劣的生態(tài)環(huán)境更加惡化［3-5］。從生產(chǎn)建設(shè)情況來看，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)是水土保持方案的重要內(nèi)容之一，是水土保持方案編制的基礎(chǔ)。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失是多種復(fù)雜因子綜合作用的結(jié)果，由于環(huán)境條件的多變性以及人類活動(dòng)對(duì)水土資源利用的不確定性，決定了對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生的水土流失進(jìn)行預(yù)測(cè)具有一定的難度;因此，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失規(guī)律進(jìn)行研究刻不容緩。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)坡面侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律及水動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行了大量的研究。張科利等［6］對(duì)黃土陡坡細(xì)溝侵蝕及其產(chǎn)沙特征進(jìn)行了研究，王文龍等［7-8］對(duì)黃土丘陵區(qū)溝坡系統(tǒng)以及坡面薄層水流的侵蝕動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行了研究，王瑄等［9］、李鵬等［10］對(duì)黃土陡坡徑流侵蝕特性及坡面土壤剝蝕率與水蝕因子關(guān)系進(jìn)行了室內(nèi)模擬試驗(yàn)。這些研究大多采用室內(nèi)模擬，野外試驗(yàn)較少且多集中于坡面和溝坡系統(tǒng)的研究，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目侵蝕特征及水動(dòng)力機(jī)制研究則較少。筆者通過野外放水沖刷試驗(yàn)，對(duì)神府東勝煤田開采過程中產(chǎn)生的下墊面(原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面)侵蝕特征進(jìn)行研究，以期為系統(tǒng)量化礦區(qū)水土流失標(biāo)準(zhǔn)及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

神府東勝煤田位于窟野河流域中游烏蘭木倫河轉(zhuǎn)龍灣至神木縣之間，礦區(qū)規(guī)劃總面積3 842.0 km2，風(fēng)沙丘陵和黃土丘陵是區(qū)域內(nèi)的2大主要地貌類型，面積比例分別為62.07%和37.93%。地表組成物質(zhì)松散，土壤類型多為風(fēng)沙土、沙黃土、綿沙土等，抗蝕性較差。植被覆蓋度較低，多為溫帶半干旱草原植被景觀，沙蒿(ArtemisiaL.)、沙柳(Salix psammophila)、沙棘(Hippophae rhamnoidesLinn)等耐旱、抗寒的旱生小葉灌木、半灌木占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。屬于典型的半干旱、干旱大陸季風(fēng)氣候，降雨量少，礦區(qū)多年平均降雨量約為368mm，主要集中在7—9月且超過全年降雨量的1/2，多以暴雨形式出現(xiàn)。年蒸發(fā)量達(dá)1 636～2 535mm，蒸發(fā)強(qiáng)烈，干旱造成植被生長(zhǎng)困難且覆蓋率低。大風(fēng)和沙塵天氣頻發(fā)，沙塵暴時(shí)間最多能達(dá)到43 d/a。特殊的自然地理環(huán)境加之強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾，使得該區(qū)域風(fēng)蝕嚴(yán)重、水蝕強(qiáng)烈。崩塌、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的人為加速侵蝕已嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)、生活和煤炭資源的可持續(xù)開發(fā)利用［11-12］。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)布設(shè)

試驗(yàn)區(qū)位于神木縣西溝鄉(xiāng)六道溝村的一片撂荒地上。試驗(yàn)選取原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面6種不同類型下墊面進(jìn)行放水沖刷試驗(yàn)。原始地面采用沒有耕種農(nóng)作的、廢棄的、沒有人工擾動(dòng)的撂荒地。由于各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)過程中對(duì)地表擾動(dòng)的強(qiáng)度不一，很難模擬真實(shí)的擾動(dòng)情形。擾動(dòng)地面是用鐵鍬將原地面翻動(dòng)20 cm的土層，然后用鐵耙將其平整模擬形成的。非硬化路面是通過在原平整的坡面上均勻撒3～5 cm的土，經(jīng)過2次均勻夯實(shí)，然后再加一層3～5 cm的土再夯實(shí)，共夯實(shí)3層填土模擬而成的。棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面均為2年自然堆積體。不同下墊面土壤密度值見表1。

試驗(yàn)小區(qū)為1m×10m，四周用1mm厚的鋼板插入地下0.15m圍住，地上露出0.1m，使小區(qū)邊界條件控制一致。小區(qū)上方放置一個(gè)與小區(qū)寬度相等、緊貼地面、緊靠小區(qū)頂端并嵌入地下的穩(wěn)流箱;小區(qū)下方放置集流槽，在出口處用集流桶收集徑流泥沙樣。在小區(qū)頂端8～15m處放置體積為2m3的儲(chǔ)水箱，用水泵給儲(chǔ)水箱供水，用汽油泵向試驗(yàn)小區(qū)供水。在出水管處上端安裝2個(gè)閘閥控制流量。沿小區(qū)縱向從上到下劃分3個(gè)斷面，每個(gè)斷面長(zhǎng)1m，分別在2～3m、5～6m、8～9m處設(shè)置斷面，以測(cè)定流速、流寬及流深。野外放水沖刷試驗(yàn)示意圖見圖1。

表1 不同下墊面土壤密度及棄渣土石比例Tab．1 Soil bulk density and earth-stone proportion of waste slag under different surface conditions

圖1 野外放水沖刷試驗(yàn)示意圖Fig．1 Sketchmap of field water discharge scouring experiments

試驗(yàn)開始前，進(jìn)行2次流量率定(前后2次誤差不超過5%)、測(cè)定土壤密度和土壤含水量等。每次放水沖刷開始后，將溫度計(jì)放入儲(chǔ)水箱內(nèi)以確定水溫是否變化而影響泥沙黏滯性，并開始記錄產(chǎn)流時(shí)間，產(chǎn)流5min內(nèi)每1min取1次徑流泥沙樣，5min后每3min取1次。試驗(yàn)時(shí)間為45min(不含產(chǎn)流時(shí)間)。放水沖刷結(jié)束后，測(cè)量細(xì)溝的上下寬和溝深。坡面流速采用高錳酸鉀示蹤法。放水流量按照神府東勝地區(qū)暴雨發(fā)生頻率在試驗(yàn)小區(qū)上產(chǎn)生的單寬流量得到，原始地面、擾動(dòng)地面和非硬化路面采用的5 個(gè)放水流量分別為 5、10、15、20 和 25 L/min，棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面采用后4個(gè)放水流量。原始地面和擾動(dòng)地面采用的3個(gè)坡度分別為5°、10°和18°，非硬化路面采用的4個(gè)坡度分別為 3°、7°、9°和 12°。棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面坡度統(tǒng)一采用自然休止角，分別為 39°、41.7°和 35°。試驗(yàn)結(jié)束后，用量筒測(cè)定各個(gè)徑流樣體積，用烘干法測(cè)定泥沙量。每個(gè)處理放水3次，取平均值。

2.2 分析方法

坡面土壤侵蝕是徑流在順坡流動(dòng)的過程中，對(duì)坡面土壤剪切剝離作用和土壤抗剝離作用以及地面物質(zhì)補(bǔ)充能力之間相互協(xié)調(diào)作用的結(jié)果［10］。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為坡面土壤沖刷力的主要營(yíng)力來源于地表水流對(duì)土壤表面產(chǎn)生的切應(yīng)力，即水流的拖曳力。G.R.Foster等［13］提出水流剪切力計(jì)算公式為

式中：τ為水流剪切力，N/m2;r為水的重度，N/m3;R為水力半徑，m;J為水力能坡，量綱為1。

新增水土流失量是指與原始地面相比其他下墊面所增加的土壤侵蝕量，可用下式計(jì)算：

式中：ΔMs為新增侵蝕量，kg;Msi為原始地面之外的其他下墊面中i下墊面的侵蝕量，kg;Ms為原始地面的侵蝕量，kg。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同下墊面侵蝕量與地表徑流的關(guān)系

根據(jù)野外放水沖刷試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面的侵蝕特征分別建立小區(qū)出口處平均侵蝕量與徑流量之間的關(guān)系，見圖2。

圖2 不同下墊面的侵蝕量與徑流量的關(guān)系Fig．2 Relationships between sediment yield and runoff yield under different surface conditions

由圖2可知，不同下墊面侵蝕量與徑流量呈正相關(guān)關(guān)系。原始地面、擾動(dòng)地面和非硬化路面侵蝕量與徑流量呈較好的冪函數(shù)相關(guān)，棄土坡面和沙多石少棄渣坡面侵蝕量與徑流量呈線性相關(guān)，沙少石多棄渣坡面侵蝕量與徑流量呈指數(shù)函數(shù)相關(guān)。在上述下墊面中，棄土坡面、沙多石少棄渣坡面、沙少石多棄渣坡面的侵蝕量較大，原始地面的侵蝕量最小，非硬化路面和擾動(dòng)地面的侵蝕量居中，但非硬化路面的侵蝕量稍大于擾動(dòng)地面的侵蝕量。原始地面因植被的覆蓋作用，在一定程度上能夠降低侵蝕作用，因而侵蝕量較小。擾動(dòng)地面極大地破壞了土壤結(jié)構(gòu)，使得土壤孔隙增多，降雨有相當(dāng)部分滲入土壤從而使得徑流量減少;但由于表層土壤疏松且無植被覆蓋，因而擾動(dòng)地面的侵蝕量較原始地面侵蝕量要大。非硬化路面經(jīng)過機(jī)械碾壓土壤密度增加，降雨入滲減小從而使得徑流量增加，表層土壤經(jīng)過碾壓之后變得更加破碎，更易被侵蝕;因而侵蝕量稍大于擾動(dòng)地面侵蝕量，但當(dāng)表層土壤侵蝕完全之后，侵蝕速率會(huì)明顯減小。棄土坡面主要由沙土和細(xì)小礫石組成，土壤結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，入滲快，開始沖刷時(shí)，徑流大部分下滲;但土壤水分在較短時(shí)間內(nèi)便可達(dá)到飽和，徑流沖刷能力不斷增強(qiáng)加之重力侵蝕作用，侵蝕溝內(nèi)不斷發(fā)生崩塌、滑落，徑流以高含沙水流甚至稀性泥石流的形式向下游流動(dòng)，侵蝕量最大。當(dāng)坡面存在大量細(xì)小礫石和松散沙土?xí)r，徑流一旦形成便會(huì)帶走大量泥沙，造成嚴(yán)重的泥沙流失，因此其侵蝕量較大;但當(dāng)棄渣體中的大顆粒石塊含量較高即沙少石多時(shí)，徑流不足以將大顆粒石塊沖走，同時(shí)大顆粒石塊對(duì)徑流流速具有一定的減速作用，因而其侵蝕量會(huì)減小。當(dāng)棄渣體中的大顆粒石塊含量較少即沙多石少時(shí)，土壤孔隙度較小，降雨入滲相對(duì)較小而徑流量較大，沙土和細(xì)小的礫石極易被徑流沖刷，因而其侵蝕量較沙少石多棄渣坡面大。

3.2 不同下墊面侵蝕量與徑流剪切力的關(guān)系

根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和式(1)，繪制出不同下墊面侵蝕量與徑流剪切力之間的關(guān)系見圖3。

由圖3可知，侵蝕量與徑流剪切力呈正相關(guān)關(guān)系。原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面和沙少石多棄渣坡面侵蝕量與徑流剪切力呈較好的線性相關(guān)，棄土坡面和沙多石少棄渣坡面侵蝕量與徑流剪切力呈較好的對(duì)數(shù)函數(shù)相關(guān)。圖中趨勢(shì)線的斜率代表單位徑流剪切力剝離土壤所產(chǎn)生的泥沙量，比較圖3各趨勢(shì)線的斜率可知，單位徑流剪切力剝離土壤所產(chǎn)生的泥沙量大小順序?yàn)樵嫉孛妫紨_動(dòng)地面＜非硬化路面＜沙少石多棄渣坡面＜沙多石少棄渣坡面＜棄土坡面。下墊面不同土壤抵抗徑流剪切的能力不同，由于不同下墊面土壤結(jié)構(gòu)、土壤顆粒間的黏結(jié)程度等不同，在坡面徑流的作用下，土壤抗剪強(qiáng)度表現(xiàn)出一定的差異性，從而導(dǎo)致不同下墊面侵蝕量的不同。當(dāng)土壤中含有粗顆?；虼箢w粒土塊或石塊時(shí)，土壤形成了以粗大顆粒為主體骨架的架空結(jié)構(gòu)，當(dāng)含水量較低時(shí)，粗大顆粒接觸點(diǎn)處的膠結(jié)物質(zhì)具有較強(qiáng)的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，表現(xiàn)出較高的抗剪強(qiáng)度;但當(dāng)含水量增大時(shí)，其抗剪強(qiáng)度迅速降低。不同下墊面土壤抵抗徑流剪切能力的大小順序?yàn)闂壨疗旅妫忌扯嗍贄壴旅妫忌成偈鄺壴旅妫挤怯不访妫紨_動(dòng)地面＜原始地面，所以棄土坡面上單位徑流剪切力剝離土壤產(chǎn)生的泥沙量最大，原始地面最小。

圖3 不同下墊面侵蝕量與徑流剪切力的關(guān)系Fig．3 Relationships between erosion amount and flow shear stress under different surface conditions

3.3 不同下墊面侵蝕量對(duì)比分析

通過調(diào)查分析神府東勝礦區(qū)地貌和坡面特征、溝蝕密度以及煤炭開采過程中不同下墊面新增的水土流失量可知，破壞原始地面是該區(qū)產(chǎn)生新增水土流失的主要原因。擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面與原始地面相比得到的水土流失新增倍數(shù)和平均侵蝕量見表2?？芍?，原始地面的平均侵蝕量最小為0.48 kg，棄土坡面的平均侵蝕量最大為22.68 kg，沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面次之。不同下墊面平均侵蝕量的大小順序依次為原始地面＜擾動(dòng)地面＜非硬化路面＜沙少石多棄渣坡面＜沙多石少棄渣坡面＜棄土坡面。表2數(shù)據(jù)還表明，棄土坡面的平均侵蝕量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擾動(dòng)地面和非硬化路面的平均侵蝕量，是原始地面平均侵蝕量的45.27倍，沙多石少棄渣坡面和沙少石多棄渣坡面的侵蝕量分別為原始地面平均侵蝕量的19.61和10.61倍，擾動(dòng)地面、非硬化路面的平均侵蝕量?jī)H為原始地面平均侵蝕量的4.35和4.41倍;因此，在煤炭等生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)過程中，應(yīng)加強(qiáng)擾動(dòng)地面、非硬化路面、棄土坡面、沙少石多棄渣坡面和沙多石少棄渣坡面的防護(hù)，有利于減少和防治人為新增的水土流失量，避免可能的人為自然災(zāi)害發(fā)生。

表2 不同下墊面平均侵蝕量及水土流失新增倍數(shù)Tab．2 Average soil erosion amount and its increasedmultiple under different surface conditions

4 討論

上述分析可知，可以根據(jù)徑流量和徑流剪切力的變化來描述不同下墊面侵蝕量的大小;但是由于侵蝕過程的復(fù)雜性，僅憑徑流量和徑流剪切力的變化無法正確反映侵蝕過程的變化特征，之后的研究應(yīng)借助GIS技術(shù)和REE示蹤技術(shù)，從不同的角度(比如坡面侵蝕搬運(yùn)沉積的時(shí)空變化特征、坡面侵蝕過程中的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)與泥沙搬運(yùn)的關(guān)系以及泥沙輸移過程的定量表達(dá)和影響因子)來進(jìn)一步研究坡面的侵蝕特征。

本研究結(jié)果通過野外放水沖刷試驗(yàn)獲得，而在天然降雨和野外模擬降雨條件下，不同下墊面侵蝕量隨徑流量和徑流剪切力的變化是否具有同樣的變化規(guī)律，尚待進(jìn)一步分析研究。另外，利用坡面徑流平均水深計(jì)算徑流剪切力的計(jì)算公式所獲得的徑流剪切力不能很好地反映坡面土壤侵蝕過程，僅能夠簡(jiǎn)單反映坡面侵蝕的平均狀況。由于坡面凸凹和其他一些自然條件的限制，徑流在坡面上呈非均勻狀態(tài)分布，在坡面土壤侵蝕過程中，各個(gè)點(diǎn)的徑流水深各有不同;因此，利用平均水深計(jì)算獲得的徑流剪切力來描述侵蝕過程會(huì)因忽略坡面徑流侵蝕能力沿坡面的不均勻分布特征而產(chǎn)生一定的誤差［14］。在進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算的過程中，如何使試驗(yàn)誤差最小化，還有待進(jìn)一步分析研究。

5 結(jié)論

1)不同下墊面侵蝕量與徑流量呈正相關(guān)關(guān)系。侵蝕量在原始地面、擾動(dòng)地面和非硬化路面3種下墊面上與徑流量呈較好的冪函數(shù)相關(guān)，在棄土坡面和沙多石少棄渣坡面上呈較好的線性相關(guān)，在沙少石多棄渣坡面上呈指數(shù)函數(shù)相關(guān)。

2)侵蝕量與徑流剪切力呈正相關(guān)關(guān)系，其中與原始地面、擾動(dòng)地面、非硬化路面和沙少石多坡面上的徑流剪切力呈較好的線性相關(guān)，與棄土坡面和沙多石少棄渣坡面上的徑流剪切力呈較好的對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系。

3)與原始地面對(duì)照，人為擾動(dòng)后形成的各類下墊面的水土流失量都有不同程度的增加，棄土坡面更易遭受侵蝕，平均侵蝕量最大，其次為沙多石少棄渣坡面和沙少石多棄渣坡面，最后為擾動(dòng)地面、非硬化路面。

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Field experiment of soil erosion characteristics under different surface conditions in Shenfu-Dongsheng coalfield exploitation area

Luo Ting1，Li Hongwei2，Zhan Song2，Li Jianming3，Wang Wenlong2，3，4
(1.Dadi Technology of Hangzhou Co.，Ltd.，310000，Hangzhou;2.College of Resources and Environment，Northwest A＆F University，712100，Yangling，Shaanxi;3.Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A＆F University，712100，Yangling，Shaanxi;4.Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences andministry of Water Resources，712100，Yangling，Shaanxi：China)

The objective of this paper was to determine soil erosion characteristics of different surface conditions(original ground，disturbed road，unhardened road，spoil，waste slag withmore sand than stone and waste slag with less sand than stone)on soil erosion by washout experiment in Shenfu-Dongsheng coalfield area.The results show that：1)There were positive linear correlations between erosion amount and runoff amount or flow shear stress for all of underlaying surfaces.There were positive power function relations between erosion amount and runoff amount for original soil，disturbed road and unhardened road.There were positive linear relationships between erosion amount and runoff amount for spoil and waste slag withmore sand than stone.There were logarithmic regressions between erosion amount and flow shear stress for all of surface conditions.On waste slag with less sand than stone，it was a exponential function relation between erosion amount and runoff amount and a positive linear relationship between erosion and flow shear stress.2)Earth-dump could be eroded easily compared to original soil.The average erosion amount of spoil was themaximum 22.68 kg/m2reached to 45.27 times as great as that of original soil.The erosion amount of sandmore than stone waste slag increased by 19.61 times than original soil.The erosion amount of waste slag withmore sand than stone increased by 10.61 times than original soil.However，the erosion amount of disturbed soil and unhardened road only increased by 4.35，4.41 times compared to original soil.

underlaying surface;erosion amount;runoff amount;flow shear stress;Shenfu-Dongsheng coalfield

2012-02-22

2012-06-11

國(guó)家自然科學(xué)基金“煤礦開發(fā)建設(shè)中人為侵蝕機(jī)理及新增水土流失預(yù)報(bào)模型——以神府東勝煤田為例”(40771127);水利部公益性行業(yè)專項(xiàng)“生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失測(cè)算共性技術(shù)研究”(201001036)，“工程開挖面與堆積體水土流失測(cè)算技術(shù)研究”(201201048);黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(10502-T1)

羅婷(1983—)，女，碩士研究生。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail：tingluohao@163.com

?責(zé)任作者簡(jiǎn)介：王文龍(1964—)，男，博士，研究員，博士生導(dǎo)師。主要研究方向：生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持。E-mail：wlwang@nwsuaf.edu.cn

(責(zé)任編輯：宋如華)