“风驱雨”是自然界降雨存在的主要形式。风通过改变雨滴坠落运动轨迹、速度、撞击地面角度以及降雨侵蚀力方向影响坡面水、土及养分流失过程。但是，如何定量刻画与模拟风矢量作用下降雨造成的地表径流、泥沙和养分迁移转化过程，依然是水土流失研究的前沿和难点问题，对于解析非点源污染过程也具有重要意义。
针对上述问题，水保学院韩玉国教授研究团队与中国农业大学、中国水利水电科学研究院等单位研究人员合作，在首都圈森林生态系统国家定位观测研究站建立了“风驱雨”模拟系统，采用人工模拟、数值分析和模型模拟相结合的研究手段，首次将人工模拟降雨系统和风矢量模拟装备应用于坡面尺度“风驱雨”作用下的土壤侵蚀过程研究，并研究改进提出了一种坡面尺度“风驱雨”事件水土养分流失估算模型。
“风驱雨”作用下土壤侵蚀示意图
风驱雨实验布置示意图
试验区风场和降雨均匀性分布
研究发现，风矢量对坡面产流产沙及氮素流失过程均有显著影响。雨强和风速一定时，坡面径流、泥沙及泥沙中氮素流失率均呈顺风＞侧风＞无风＞迎风，径流中氮素流失呈迎风＞侧风＞无风＞顺风；随风速增加，迎风坡平均径流率、土壤剥蚀率及泥沙中氮素流失率均呈线性趋势减小。“风驱雨”合力的大小、方向与坡面流向夹角的大小是风矢量造成坡面水流动力特征差异的根本原因，也是影响水土养分流失差异的内在机制；研究改进KINEROS2模型可有效模拟坡面尺度“风驱雨”事件氮素随径流、泥沙流失同步迁移过程。研究成果对于科学认识和预测坡面尺度“风驱雨”作用下水土养分流失过程具有重要意义，并可为深化流域综合治理提供理论依据。
上述研究成果分别以“Effects of different wind directions on soil erosion and nitrogen loss processes under simulated wind-driven rain”“Response of particle detachment and hydrological processes on windward slope in laboratory flume experiments at different wind velocities and rainfall intensities”“Analysis and simulation of nitrogen loss during water erosion process on windward slope under wind-driven rain conditions”和“Soil erosion and nutrient loss due to changes in rainfall intensity under different wind directions”为题，分别发表于国际土壤学顶级刊物Catena和 Earth Surface Processes and Landforms。文章第一作者为水保学院2022届博士毕业生安妙颖，通讯作者为韩玉国教授，研究生曲芝旭、赵晨阳、许盼等参与了项目研究工作。该项工作得到了国家自然科学基金项目（51879005）的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106423
https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107146
https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107155
