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降雨對下墊麵水分分配格局及地貌影響研究解決方案

日期:2020-10-17 14:28
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摘要:

1.研究背景

2.研究目標

3.相關概念

4.研究方向

5.研究設備

5.1人工降雨模擬器

5.1.1 EMI-RS係列人工降雨模擬器

5.2土壤蒸滲係統

5.2.1 QT係列土壤蒸滲測量係統

5.2.2 Ready-To-Go小型蒸滲儀

5.3地表徑流

5.3.1 H-F-1地表徑流量測量係統

5.3.2 RBC型地表徑流測量係統

5.3.3 QT係列桶式地表徑流測量係統

5.3.4 Run-off土壤水蝕測量係統

5.4樹幹截流研究

5.4.1 QT係列樹幹截流采集儀

5.4.2 173100莖杆截流測量係統

5.5地貌掃描儀

5.5.1 PLS Plus激光微地貌掃描儀

6.參考文獻

6.1模擬降雨

6.2土壤蒸滲係統

6.3地表徑流

6.4樹幹截流

6.5地貌掃描

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1.研究背景

自然界有其自身的雨水循環模式。雨水降落到地表主要是通過三種形式回到水循環之中,分別是蒸發、下滲和地表徑流,其中蒸發和下滲占90%,地表徑流占10%。隨著現代城市的建設,城市的密度在不斷提高,城市硬質鋪裝代替了自然地表,蒸發量由自然地表的40%下降到30%,滲透由自然地表的50%降到了15%,城市的地表徑流由自然地表的10%增加到55%。陡增的地表徑流造成了大型城市遭遇暴雨等惡劣天氣時內澇泛濫的情況。另外隨著社會的發展,現代人們對土地資源的不合理利用增加了地表麵的侵蝕現象。各方麵不利因素增加,已經給生產建設和人民生活帶來嚴重惡果。

在當今技術研究手段下,利用科學儀器來對自然循環中的降雨、徑流、蒸滲乃至水土侵蝕進行充分的研究,對當今自然環境水分遷移,城市環境研究以及生態水土保護有著重要的意義。

2.研究目標

降雨、洋流輸送、水分的下滲、徑流和蒸散發等過程構成了水分循環的整個過程。其中水量平衡和蒸散發的合理評估是水文循環中的一個重要環節,近年來蒸滲測量係統應用有效評估了水在土壤中的利用。另外不同的侵蝕地表形態,可以得出坡度、下墊麵、地表土質等對坡麵侵蝕及溝蝕影響的某些初步規律,可以獲得大量的水土流失方麵的數據,為水土保持與生態建設提供了科學依據。

綜合來看,從降雨著手,研究降雨-蒸發-下滲-徑流構成的整個循環過程,然後結合流域地區的地貌環境,分析出土壤水分物質遷移、滲濾液等,進而得出水分平衡和雨水侵蝕的一些規律,以指導生態恢複、耕作方法、氣候、能量平衡研究以及城市建設規劃和災害防治的問題。對於如此大型區域的研究,加上自然天氣的限製,想要在短時間內進行係統測量較為困難,尤其是降雨情況尤難控製,因此如何利用模擬儀器來進行各條件下的測量非常關鍵。

3.相關概念

降 雨 量:降落到地麵上的雨水,未經蒸發、滲透、流失而在水麵上積聚的水層深度(mm)。直觀的反應了降雨的多少;

土壤入滲:水從土壤表麵滲入土壤內部的現象;

地表徑流:經土壤或地被物吸收及在空氣中蒸發後餘下的在地表流動的那部分天然降水;

徑 流 量:在水文上有時指流量,有時指徑流總量。即一定時段內通過河流某一斷麵的水量;

樹幹截流:降落到森林中的雨滴,其中一部分從葉轉移到枝,從枝轉移到樹幹而流到林地地麵,這部分雨量稱為樹幹截流量;

微 地 貌:是規模相對比較微小的地貌形態,亦是ZUI小的地貌形態單元;

土壤侵蝕:指土壤及母質在水力、風力、凍融或重力等外營力作用下,被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。土壤在外營力作用下產生位移的物質量,稱土壤侵蝕量;

土壤水蝕:由於水的衝擊,使岩石剝落,土壤被衝刷掉,這種現象叫做水蝕。

4.研究方向

●土壤物質、水分遷移

●降雨災害預防,水土保持研究

●莖稈莖流、截流

●土壤侵蝕

降雨對下墊麵水分分配格局及地貌影響研究解決方案

5.研究設備

對於測量過程中難以直接測定的階段,可以利用模擬儀器較大限度還原或控製進展。例如自然降水無法控製時,可利用人工降雨進行模擬;利用大型或微型蒸滲儀來測量土壤含水量、降水下滲、蒸發等數據。整個實驗可以由人工降雨模擬器控製降雨過程和強度,降水在土壤下滲後即產生地表徑流,其水量即從地表徑流管流出,利用徑流儀器測量流域河流流量從而得到地表徑流的流量數據。高強度的降水入滲到土壤,除一部分保留在土壤孔隙中成為土壤含水量外,一部分繼續下滲形成地下徑流,通過流量裝置靈敏地量取地下徑流的產流過程。降雨量扣除地表徑流和地下徑流,即得土壤含水量增量和雨間蒸散發量。無雨情況下的研究可選用蒸發監測係統來觀測蒸散發過程,然後徑流或降雨對應造成的地形地貌變化通過微型地貌觀測儀進行測量達到實驗目的。