[发明专利]一种基于分层土壤的水沙过程计算方法

说明书

本发明涉及一种基于分层土壤的水沙过程计算方法，土壤进行改良，对改良后的土壤的水流进行汇流计算，对改良后的泥沙进行汇沙计算，来分析水循环过程和泥沙侵蚀过程。本发明计算简单，准确，使用方便。本发明能够根据土壤的改良方法来重新计算出新的方法来分析水循环过程和泥沙侵蚀过程。

技术领域

本发明涉及水沙过程计算方法技术领域，具体涉及一种基于分层土壤的水沙过程计算方法。

背景技术

干旱区，尤其是黄土高原等地区，缺水、水土流失和荒漠化等问题共存。当前，调控水土资源的方式方法主要有修建梯田、鱼鳞坑、覆盖塑料膜等。修建梯田和鱼鳞坑等减轻了土壤侵蚀，但无法增加土壤入渗能力，降低土壤无效蒸发，节水效果较差。覆盖塑料膜可以大量节约土壤无效水分蒸发，但其也阻断了雨水进入土壤的通道，且其容易风化，使用寿命较短，非天然矿物成分，大规模使用已经造成了土壤严重污染，其降解溶于水后，也严重污染了水资源。针对以上水土调控方式的不足，以土壤物理学理论为指导，充分利用土壤物理性质，提出了一种不仅可以高效节水，而且可以减轻土壤侵蚀的技术方法，该方法所用材料均为天然土石料，成本较低，无污染，一次治理，可以长期使用，成本较低，易于大规模推广，由于该方法改变了土壤物理性质，进而改变了土壤水沙过程，因此需要新的水沙过程计算方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应减轻土壤侵蚀的技术方法的水沙过程计算方法。

本发明的技术方案：

一种考虑旱区水土调控技术的水沙过程计算方法，所述方法的步骤如下：

山坡计算单元划分：采用等流时线法划分基本计算单元。

计算单元垂直剖面划分：

计算单元垂向剖面划分过程中充分考虑了该水土调控技术。本人提出的旱区水土调控方法基于土壤物理学原理，充分考虑土壤性质的基础上，通过改变了天然土壤分层方式改变土壤水沙过程，进而调控水土资源，该调控技术简要介绍如下：

一种旱区水土调控技术方法，包括膨胀性粘土土石混合介质层、沙沟和原始土层。

所述膨胀性粘土土石混合介质由膨胀性粘土和碎石均匀混合而成(碎石粒径5～50mm)。非降雨期，该层土壤干燥，且由于含有大量碎石，土壤无效蒸发较少，节约土壤水资源。降雨期由于存在干缩裂隙，土壤大部分入渗水流直接通过裂隙优先流区进入土壤下层，而只有很少一部分水分该层土壤，进而保证了该层土壤保持较干燥状态。所述的沙沟(呈椭圆形，长直径为1m，短半径为0.5m)由强导水性的沙土组成。降雨期其主要作用是承接、储存和重新分配上层来水；非降雨期由于其持水性较差，无水分供给表层土壤，阻断了毛管水上升补给表层土壤蒸发，进而进一步降低了土壤无效蒸发。

根据改良后的土壤特征，在垂向将计算单元划分为：植被冠层截留层、枯枝落叶储流层、包气带层和地下水含水层。包气带层进一步分为膨胀性粘土土石混合介质层、沙沟和原始土壤层。计算单元内状态变量包括：植被冠层截留量、枯枝落叶储流量、枯枝落叶储流量、各土壤层含水量等。主要参数包括：植被最大截留深、枯枝落叶储流、土壤饱和导水系数、土壤饱和含水率、各层土壤厚度、含水层厚度、坡面糙率等。植被截留层又可细分为：高植被截留层、矮植被截留层、草地层。

一、水循环过程计算

计算单元水分通量计算：

(1)水文气象数据展布

1)水文气象过程空间尺度展布

降水是模型最主要的驱动因素，而其他气象要素(如风速、相对湿度、大气温度、日照)是计算蒸散发所必须的参数。模型以日为时间尺度进行计算，需要逐日气象数据作为输入。