CN110850064A - 一种检测坡面流和壤中流新老水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，属于水利检测技术领域。本发明通过建立土槽模型，计算出坡面流和壤中流的新/老水比例，进一步推断出坡面流和壤中流的水分来源；并且，本申请通过测量水样中示踪剂的含量推导出坡面流和壤中流的新老水比例；根据本方法得出的坡面流和壤中流的新/老水比例准确性高。

Description

一种检测坡面流和壤中流新老水的方法

技术领域

本发明涉及一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，属于水利检测技术领域。

背景技术

坡面流是地表坡面水流汇集运动的过程，壤中流是在土壤中沿不同透水性土壤层界面流动的水流，它们均是径流的重要组成部分，对流域径流调节、水源涵养、泥沙迁移、养分流失以及流域水文循环计算都具有非常重要的作用。

坡面流和壤中流是地下径流、河流、湖水的重要补给来源，是流域径流过程中重要的组成部分，对于整个流域的水资源形成和径流产生都非常重要。壤中流的产生受土壤性质、植被覆盖、降水特征、土壤初始含水量和坡度等因素的影响，使得不同流域壤中流的产流方式和产流率具有明显差异，因此壤中流的水分运移过程、水源分割、养分运移及其影响因素是当今水文学和土壤学交叉领域研究的热点和难点。

已有许多方法应用了研究土壤水的水文过程(如实时土壤水分监测、探地雷达技术、电阻率成像法)，但这些方法受复杂地形、土壤异质性、植被、尺度等因素影响而在持续监测壤中流研究具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，通过建立土槽模型模拟坡面的产汇流过程，进一步推导出坡面流和壤中流中新/老水的比例，其推算结果误差小，且便于操作。

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，具体技术方案如下：

一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，包括以下步骤：

步骤一、人工模拟降雨系统每次模拟降雨时，向其中分别投加等浓度的不同示踪剂，构建土槽模型，模拟坡面的产汇流过程；

步骤二、调节土槽的下垫面条件，定时收集每次降雨时土槽模型在不同下垫面条件下表面径流和不同深度壤中流的水样，并检测出所述水样中各种示踪剂的浓度；

步骤三、据示踪剂的含量得出土槽模型在不同条件下地表径流和壤中流新水与老水的比例，并根据新水和老水的比例推导出地表径流与壤中流水分来源。

上述技术方案的进一步优化，所述下垫面条件包括土壤类型、坡度、植被覆盖度和土壤雨前含水量。

上述技术方案的进一步优化，每次人工模拟降雨投放1种同一浓度的不同示踪剂，且每次降雨前初始土壤含水量相同，其中，第1次模拟降雨投放示踪剂t₁，第2次模拟降雨投放示踪剂t₂；同理，在n≥2时，第n次模拟降雨投放示踪剂t_n；第n次降雨径流事件中补充的水分为新水，第n次降雨以前储存在土壤中或者地表的水分为老水。

上述技术方案的进一步优化，每次降雨水样中新水、老水比例的具体计算方法为：

P_新＝[C_i/(C₁+C₂+…+C_i)]×100％；

P_老＝1–P_新；

其中，P_新为水样中新水的比例，P_老为水样中老水的比例，C_i为第i种示踪剂在水样中的浓度，i＝2，3，……，n。

本发明的有益效果：

现有与新老水相关研究主要用的是流量过程线划分方法。流域的流量过程线是流域内不同水源以不同时序出流的组合，也是不同径流成分的组合；相对于现有流量过程线划分法具有的局限性来说：

本发明通过建立土槽模型，计算出坡面流和壤中流的新/老水比例，进一步推断出坡面流和壤中流的水分来源；并且，本申请通过测量水样中示踪剂的含量推导出坡面流和壤中流的新/老水比例；根据本方法得出的坡面流和壤中流的新/老水比例准确性高，局限性小。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

所述检测坡面流和壤中流新老水的方法包括以下步骤：

步骤一、人工模拟降雨系统每次模拟降雨时，向其中分别投加等浓度的不同示踪剂，构建土槽模型，模拟坡面的产汇流过程。

步骤二、调节土槽的下垫面条件，定时收集每次降雨时土槽模型在不同下垫面条件下表面径流和不同深度壤中流的水样，并检测出所述水样中各种示踪剂的浓度。

步骤三、据示踪剂的含量得出土槽模型在不同条件下地表径流和壤中流新水(一次降雨径流事件中补充的水分)与老水(降雨前储存在土壤中或者地表的水分)的比例，并根据新水和老水的比例推导出地表径流与壤中流水分来源。

实施例2

实施例1中所提到的下垫面条件包括土壤类型、坡度、植被覆盖度和土壤雨前含水量。

实施例3

在实施例1中，每次人工模拟降雨投放1种同一浓度的不同示踪剂，且每次降雨前初始土壤含水量相同，其中，第1次模拟降雨投放示踪剂t₁，第2次模拟降雨投放示踪剂t₂；同理，在n≥2时，第n次模拟降雨投放示踪剂t_n；第n次降雨径流事件中补充的水分为新水，第n次降雨以前储存在土壤中或者地表的水分为老水。

实施例4

通过实施例3中的各水样中各种示踪剂的浓度，可以得出坡面流和壤中流新老水的比例，其具体计算方法为：

P_新＝[C_i/(C₁+C₂+…+C_i)]×100％；

P_老＝1–P_新；

其中，P_新为水样中新水的比例，P_老为水样中老水的比例，C_i为第i种示踪剂在水样中的浓度，i＝2，3，……，n。

在上述实施例中，本发明采用示踪技术，探讨了坡面流和壤中流水分来源规律、并定量计算雨前土壤水和大气降水对坡面流和壤中流的贡献比例，为揭示坡面流和壤中流的产流机制和准确评价流域水量平衡研究提供有力的科学依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、人工模拟降雨系统每次模拟降雨时，向其中分别投加等浓度的不同示踪剂，构建土槽模型，模拟坡面的产汇流过程；

步骤二、调节土槽的下垫面条件，定时收集每次降雨时土槽模型在不同下垫面条件下表面径流和不同深度壤中流的水样，并检测出所述水样中各种示踪剂的浓度；

步骤三、据示踪剂的含量得出土槽模型在不同条件下地表径流和壤中流新水与老水的比例，并根据新水和老水的比例推导出地表径流与壤中流水分来源。

2.根据权利要求1所述的一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，其特征在于：所述下垫面条件包括土壤类型、坡度、植被覆盖度和土壤雨前含水量。

3.根据权利要求1所述的一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，其特征在于：每次人工模拟降雨投放1种同一浓度的不同示踪剂，且每次降雨前初始土壤含水量相同，其中，第1次模拟降雨投放示踪剂t₁，第2次模拟降雨投放示踪剂t₂；同理，在n≥2时，第n次模拟降雨投放示踪剂t_n；第n次降雨径流事件中补充的水分为新水，第n次降雨以前储存在土壤中或者地表的水分为老水。

4.根据权利要求3所述的一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，其特征在于：每次降雨水样中新水、老水比例的具体计算方法为：

P_新＝[C_i/(C₁+C₂+…+C_i)]×100％；

P_老＝1–P_新；

其中，P_新为水样中新水的比例，P_老为水样中老水的比例，C_i为第i种示踪剂在水样中的浓度，i＝2，3，……，n。