切沟侵蚀，尤其是发育活跃期的切沟侵蚀是黄土高原最重要的侵蚀方式，且对流域侵蚀产沙有重要贡献。因此，切沟侵蚀过程研究，不但深化对土壤侵蚀规律的认识，而且也为防治土壤侵蚀和减少河流泥沙提供重要科学依据。但由于受切沟侵蚀过程复杂性及研究技术的限制，目前有关切沟侵蚀发生演变过程的研究非常薄弱，至今尚未建立估算切沟侵蚀速率的数学表达式，严重影响复杂地形区侵蚀预报模型的建立和针对性的水土保持措施布设。本项目采用野外切沟侵蚀大型坡面径流场定位观测、高精度GPS实时动态测量、高精度三维激光扫描测量（Leica）及人工模拟降雨试验相结合的研究方法，聚集黄土丘陵区沟缘线附近处于发育活跃期的切沟侵蚀，实时动态监测不同降雨和汇流条件下的切沟侵蚀速率，研究切沟侵蚀的发生演变过程。本研究主要取得以下成果：1）基于黄土丘陵区实测的大量 GPS （Trimble 5700）三维高精度数据，建立了浅沟和切沟侵蚀发生的临界判定式，并将判定式与国外结果进行了对比，发现国外公式不适用于黄土高原，且明显夸大了浅沟侵蚀和切沟侵蚀的分布区，即浅沟侵蚀区分布面积占流域面积的98%，而实际上浅沟分布区约占沟间地面积的60%。而用本研究判定式提取的浅沟和切沟侵蚀空间分布与实际非常吻合，即浅沟侵蚀主要发生在15°-35°的沟间地，分布面积占整个沟间地面积的60%；切沟侵蚀主要发生在大于35°的沟坡地上，占整个沟坡地的93%。2）建立了沟蚀发生演变的动态监测方法，并首次将三维激光扫描技术（LIDAR）用于沟蚀动态监测，并取得了成功。通过高精度GPS（Trimble 5700）测量，结合模拟降雨试验和 GIS分析技术，模拟了坡面侵蚀沟发育过程。通过将坡面侵蚀沟发育不同阶段5期图像与对应实拍相片进行对比，发现通过GPS测量生成的图像可以清晰反映坡面沟蚀形态的空间分布及其变化。且利用高精度GPS测量能够很好的估算侵蚀量，平均误差为7.38%。通过对比50和100 mm/h两个降雨强度下的模拟试验结果，发现在20°坡面，两次重复试验展现的沟蚀发育过程基本相同，形成的沟蚀形态也基本相同。同时，LIDAR 扫描测量形成的DEM（TIN mesh）与实拍照片非常吻合。且LIDAR 估算侵蚀量的平均误差小于11%。创新性地利用LIDAR三维激光扫描技术，结合模拟降雨试验技术和GIS软件平台，重现了直形坡面沟蚀演变过程，并用LIDAR技术动态监测了沟蚀演变过程。通过实拍照片与LIDAR生成的DEM的对比，发现侵蚀沟演变各阶段的侵蚀形态皆在LIDAR生成的DEM上得到较好的反映。3）揭示了不同发育阶段切沟沟头延伸、沟壁扩张和沟床下切变化规律，分析影响沟蚀发育过程的因素，主要有降雨及其坡面汇流量，坡度和汇水面积、坡形及其土地利用。研究为沟蚀演变过程研究提供新的研究方法与技术，为复杂地形区侵蚀预报物理过程模型的建立提供理论基础，也为流域土壤侵蚀防治和减少河流泥沙提供科学依据。