CN110850064B - 一种检测坡面流和壤中流新老水的方法 - Google Patents
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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
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坡面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坡面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坡面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tn;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=[Ci/(C1+C2+…+Ci)]×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,Ci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坡面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坡面流和壤中流新水(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坡面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tn;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=[Ci/(C1+C2+…+Ci)]×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,Ci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 (2)
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坡面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坡面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坡面流与壤中流水分来源;
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tn;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;
每次降雨水样中新水、老水比例的具体计算方法为:
P新=[Ci/(C1+C2+…+Ci)]×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,Ci为第i种示踪剂在水样中的浓度,i=2,3,……,n。
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。
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---|---|
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Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6420447A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-24 | Fujita Corp | Method for measuring water-cement ratio of fresh concrete |
EP0608044A2 (en) * | 1993-01-22 | 1994-07-27 | Nalco Chemical Company | Monitoring boric acid in fluid systems |
NO20002137D0 (no) * | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Sinvent As | ReservoarovervÕkning |
TW491944B (en) * | 1994-03-29 | 2002-06-21 | Nalco Chemical Co | Methods for monitoring and/or controlling the concentration of polyelectrolyte in aqueous systems using fluorescent dyes |
CN1513118A (zh) * | 2001-06-04 | 2004-07-14 | ��ɫ�й���ԭ����ԴίԱ�� | 用来标记和确定液态烃真实性的方法和系统 |
WO2008081468A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-10 | Council Of Scientific & Industrial Research | Tritium injection technique for the estimation of natural groundwater recharge |
CN101303414A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-11-12 | 北京航空航天大学 | 一种基于水平集的地层面及地质体生成方法 |
CN102177097A (zh) * | 2008-10-16 | 2011-09-07 | 威立雅水处理技术支持公司 | 清洁水净化设备和/或分配设备的组件、方法和系统 |
CN103197039A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-07-10 | 陈秋阳 | 一种人工流场下的野外地下水弥散试验方法 |
CN104111318A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-10-22 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种坡地水蚀输沙能力的稀土元素示踪方法 |
CN105158444A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-16 | 浙江大学 | 坡面壤中流流速和流量测定系统及方法 |
CN106093342A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-09 | 中国科学院地球化学研究所 | 计算喀斯特区域地下和地表水土流失相对贡献率的方法 |
CN106383220A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-08 | 东北石油大学 | 室内实验非牛顿流体注入速度的确定方法及系统 |
CN106932556A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-07-07 | 河海大学 | 冻土活动层水运动及地下冰冻融过程示踪装置及方法 |
CN107167576A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-15 | 武汉大学 | 非饱和土壤紊散动力学系数测定方法及装置 |
CN107271631A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-20 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于示踪技术的壤中流水龄解析的试验装置 |
CN107462684A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-12-12 | 中国水利水电科学研究院 | 基于示踪技术的壤中流水龄解析的试验方法 |
CN108197422A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种半封闭水域的水龄测定方法 |
CN109060602A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-21 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 研究降雨时岛礁地下淡水边界变化的试验装置及其方法 |
CN109076995A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 | 一种高品质中华绒螯蟹的生态原位修复养殖方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050273300A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-12-08 | Patwardhan Avinash S | Method and system for water flow analysis |
-
2019
- 2019-12-03 CN CN201911217557.XA patent/CN110850064B/zh active Active
Patent Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6420447A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-24 | Fujita Corp | Method for measuring water-cement ratio of fresh concrete |
EP0608044A2 (en) * | 1993-01-22 | 1994-07-27 | Nalco Chemical Company | Monitoring boric acid in fluid systems |
TW491944B (en) * | 1994-03-29 | 2002-06-21 | Nalco Chemical Co | Methods for monitoring and/or controlling the concentration of polyelectrolyte in aqueous systems using fluorescent dyes |
NO20002137D0 (no) * | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Sinvent As | ReservoarovervÕkning |
CN1513118A (zh) * | 2001-06-04 | 2004-07-14 | ��ɫ�й���ԭ����ԴίԱ�� | 用来标记和确定液态烃真实性的方法和系统 |
WO2008081468A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-10 | Council Of Scientific & Industrial Research | Tritium injection technique for the estimation of natural groundwater recharge |
CN101303414A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-11-12 | 北京航空航天大学 | 一种基于水平集的地层面及地质体生成方法 |
CN102177097A (zh) * | 2008-10-16 | 2011-09-07 | 威立雅水处理技术支持公司 | 清洁水净化设备和/或分配设备的组件、方法和系统 |
CN103197039A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-07-10 | 陈秋阳 | 一种人工流场下的野外地下水弥散试验方法 |
CN104111318A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-10-22 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种坡地水蚀输沙能力的稀土元素示踪方法 |
CN105158444A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-16 | 浙江大学 | 坡面壤中流流速和流量测定系统及方法 |
CN106093342A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-09 | 中国科学院地球化学研究所 | 计算喀斯特区域地下和地表水土流失相对贡献率的方法 |
CN106383220A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-08 | 东北石油大学 | 室内实验非牛顿流体注入速度的确定方法及系统 |
CN106932556A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-07-07 | 河海大学 | 冻土活动层水运动及地下冰冻融过程示踪装置及方法 |
CN107167576A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-15 | 武汉大学 | 非饱和土壤紊散动力学系数测定方法及装置 |
CN107271631A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-20 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于示踪技术的壤中流水龄解析的试验装置 |
CN107462684A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-12-12 | 中国水利水电科学研究院 | 基于示踪技术的壤中流水龄解析的试验方法 |
CN108197422A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种半封闭水域的水龄测定方法 |
CN109060602A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-21 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 研究降雨时岛礁地下淡水边界变化的试验装置及其方法 |
CN109076995A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 | 一种高品质中华绒螯蟹的生态原位修复养殖方法 |
Non-Patent Citations (11)
Title |
---|
Hydro-chemical characteristics of groundwater in centralized drinking water sources and its quality assessment in northern Anhui Province;Hu Yunhu et al.;《Journal of University of Science and Technology of China》;20141130;第44卷(第11期);第913-20+925页 * |
Isotope Hydrograph Separations and Rapid Delivery of Pre-Event Water From Drainage Basins;J. M. Buttle;《Progress in Physical Geography》;19940331;第18卷(第1期);第16-41页 * |
Linking tracers, water age and conceptual models to identify dominant runoff processes in a sparsely monitored humid tropical catchment;Birkel, Christian et al.;《Hydrological Processes》;20131129;第30卷(第24期);第4477-4493页 * |
Trace metal in surface water and groundwater and its transfer in a Yellow River alluvial fan: Evidence from isotopes and hydrochemistry;Jing Li et al.;《Science of the Total Environment》;20140215;第472卷;第979-988页 * |
Using high resolution tracer data to constrain water storage, flux and age estimates in a spatially distributed rainfall-runoff model;M. H. J. van Huijgevoort,D. Tetzlaff et al.;《Hydrological Processes》;20161215;第30卷(第25期);第4761-4778页 * |
典型喀斯特小流域水文水化学过程对旱季暴雨的响应;刘春 等;《地球与环境》;20150831;第43卷(第4期);第386-394页 * |
利用CFCs和"3H确定陕西关中盆地浅层下水循环;秦大军 等;《中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集》;20031031;第695页 * |
基于同位素和水化学示踪剂的黄土高原小流域径流来源和地下水补给;陶泽;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 基础科学辑》;20171215(第12期);第A012-8页 * |
新疆三工河流域土壤水δD和δ18O特征及其补给来源;孙芳强 等;《干旱区地理》;20161231;第39卷(第6期);第1298-1304页 * |
突发水污染事故污染云团快速追踪实验研究;周超 等;《水资源与水工程学报》;20140430;第25卷(第2期);第200-205页 * |
长江倒灌对鄱阳湖水动力特征影响的数值模拟;唐昌新 等;《湖泊科学》;20150831;第27卷(第4期);第700-710页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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