[发明专利]一种确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的方法

说明书

技术领域

本发明属于农业水土工程领域，更具体涉及一种确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的方法，还涉及确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的装置，本发明所述的方法或装置适宜于直接指导岩溶干旱区高效利用有限水资源的生产实践，且适合于地质调查、农田水利、植被恢复重建等科研和民生服务领域。

背景技术

喀斯特面积占世界陆地面积的15％，为25％人口供水。我国是喀斯特分布最广、面积最大(344.3万km²)的国家，占陆地面积1/3。西南部(约54万km²)是出露面积最大、发育最强、人地矛盾最尖锐的区域，也是我国最大面积贫困区域。西南喀斯特地区虽降雨充沛，但因岩石渗漏性强、成土速率慢、地表缺水少土，导致地表水大量渗漏，地下水深埋，水文过程变化迅速，岩溶干旱严重。因此，喀斯特地区水的问题的解决是实现该区经济、社会、生态可持续发展的关键。针对喀斯特地区秋冬春季干旱少雨、生产生活用水紧缺的普遍问题，前人提出了众多适用于喀斯特地区的坡面、洼地径流汇集与利用技术。尤其是喀斯特坡面蓄水工程，如水窖、水柜、蓄水池等，其作为调控地表径流、降低水土流失动力、高效利用雨水资源的重要工程设施，在工农业生产及生态环境建设中得到广泛的应用，发挥着不可替代的作用。

在喀斯特坡面尺度上判断产生径流的准确部位是指导修建坡面蓄水工程的关键所在。由于喀斯特山区不同类型碳酸盐岩(主要包括石灰岩和白云岩)在岩石裂隙发育程度、岩溶形态、上覆土层厚度及风化壳持水性等方面都存在明显差异，地表土壤岩石分布的非均匀性以及地下岩石裂隙结构的多样性导致其坡面产流位置、水文路径、水文过程等表现出极强的空间异质性。适用于在非喀斯特地区判别和评价坡面水文过程和水文路径的方法，如标准小区观测法和水文模拟法，其在喀斯特地区明显不适用。迄今为止，由于判断喀斯特坡面径流形成位置的装置和方法的缺失，导致目前已经建成的大部分喀斯特坡面蓄水工程存在收不到水或收集水量过少等问题，这严重阻碍了喀斯特坡面蓄水工程效用的有效发挥。因此，在类似喀斯特地区这种地表地下土壤岩石结构异质性明显的坡面，亟需提出用于评价坡面蓄水工程修建位置适合度的新方法和新装置，以期为该地区有限水资源的合理利用、植被配置布局、农田水利建设等方面提供技术支持。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的方法，方法易行，操作简便，提出了评价喀斯特坡面蓄水工程的修建位置的定量方法，解决了传统仅凭主观判断喀斯特坡面径流形成位置的方法的缺陷，促进了喀斯特坡面蓄水工程效用的有效发挥，能够为该类地区有限水资源的合理利用、植被配置布局、农田水利建设等方面提供技术手段。

本发明的另一个目的是在于提供了一种确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的装置，制作简单、投入小、携带方便、安装便捷，能够同时获取测验区坡面起始产流时间、起始产流降雨量、稳定入渗速率等关键水文参数，满足了在喀斯特地区评价坡面蓄水工程修建位置适合度的相关装置的实际需求，解决了田间尺度上准确定量获取喀斯特坡面水文参数的难题。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种确定喀斯特坡面蓄水工程修建位置的方法，其步骤包括：

1、布设地表径流测验区

在规划修建喀斯特坡面蓄水工程的区域内选择测验点，根据测验点地表起伏以及土壤岩石分布特点，确定测验点产流区边界，产流区面积小于模拟雨滴发生器能完全覆盖产流区范围；

沿着产流区边界开挖浅沟，在浅沟内垂直插入可塑铝制挡板，形成闭合产流区，将挖沟产生的扰动土壤进行原位回填和压实，使可塑铝制挡板与回填土壤间无明显缝隙，同时用防漏膨胀土填充产流区外围的可塑铝制挡板与浅沟相交处，夯实以防止产流区径流漏出产流区域；在位于产流区下坡最低处的可塑铝制挡板紧贴土面处开孔，孔径大小与地表径流集流管外径一致，地表径流集流管一端贯穿插入孔内，地表径流集流管另一端连接地表径流集流桶以收集径流，地表径流集流桶桶口水平；在开孔区域填充膨胀土防止地表径流集流管与可塑铝制挡板之间出现缝隙，使产流区形成的地表径流完全进入地表径流集流管；雨量筒放置于产流区中心点，开口水平，钢尺朝垂直等高线的方向放置于产流区任意位置。

以上所述方案中，检测点的选择参照参照中华人民共和国水利行业标准:水利水电工程水土保持技术规范(SL575-2012)；所选测验点能体现该区典型土地利用类型以及土壤、岩石分布特征。

2、降雨试验以及产流过程动态监测。