[發明專利]一種檢測喀斯特坡面產流位置的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310544156.1
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103594020A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 付智勇;陳洪松;王克林;王發
• 申請（專利權）人: 中國科學院亞熱帶農業生態研究所
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種檢測喀斯特坡面產流位置的裝置，它包括PVC管（1）、第一三通（2A）、第一儲水管（3A）、第一管帽（4A）、第一導水管（5A）、第一管塞（6A）、第二管塞6B、細紗網7，其特征在于：將一根內部填充細紗網（7）、長25cm的PVC管（1）兩端分別套入到第一三通（2A）支管、第二三通（2B）支管中，第一三通（2A）、第二三通（2B）主管平行；第一三通（2A）、第二三通（2B?）主管兩端分別套入第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B?）和第一管帽（4A）、第二管帽（4B），第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B）另一端密封，第一管帽（4A）、第二管帽（4B）孔中插入與其相同孔徑的第一導水管（5A）、第二導水管（5B），第一導水管（5A）、第二導水管（5B）插入端管口深入到第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B）下端，第一導水管（5A）、第二導水管（5B）外露端管口塞入第一管塞（6A）、第二管塞（6B）。

2.根據權利要求1所述的一種檢測喀斯特坡面產流位置的裝置，其特征在于：所述的第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B）密封端放于水平面上，在PVC管（1）管身的圓周四分之一圓周區域鉆孔，四分之一圓周區域的上邊界為經過PVC管（1）中心線的鉛垂平面與PVC管（1）的相交線，下邊界經過PVC管（1）中心線的水平面與PVC管（1）的相交線。

3.根據權利要求1所述的一種檢測喀斯特坡面產流位置的裝置，其特征在于：所述的PVC管（1）內部填充細紗網（7）。

4.權利要求1所述的一種檢測喀斯特坡面產流位置裝置的方法，其步驟是：

?A、坡面選點：埋設裝置前，先選取坡面上對稱的兩條典型樣線，將其劃分為坡頂、坡肩、背坡、坡腳、洼地坡位，然后進行現場選點：首先，根據每個坡位的坡長，將沿坡間距節點確定為安裝點，喀斯特地區的異質性，喀斯特峰叢洼地沿坡設置間距為10至15m；增加安裝點數量保證所選安裝點基本囊括土面、裸巖、石槽、石縫等典型異質性小生境類型，最終使得每個小生境類型下選擇有10~30個點，每個位置點布置三個裝置作為重復，同時記錄各點經緯度、海拔、、坡度坡向、裸巖蓋度、植被覆蓋度、礫石覆蓋度、土層厚度、土壤分層、質地地理位置信息，對每個選點進行編號；

B、埋設裝置：在以上確定的每個位點上埋設坡面流檢測裝置，用土鉆鉆取與第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B）直徑相當的土孔，將第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B）主管下端放入其中，裝置有孔的一面管壁面向上坡，PVC管（1）放置方向與等高線平行，同時不斷調整土孔深度，直至PVC管（1）緊貼土面，最后塞緊第一管塞（6A）、第二管塞（6B），在每個埋設裝置上掛上編有與該位置點對應的編號牌；

C、收集水樣：自然降雨過程中，順坡而下的上坡來水將被橫向放置的帶孔PVC管（1）承接，水流通過細紗網（7）過濾后，順著PVC管（1）橫向流入第一儲水管（3A）、第二儲水管（3B），每次降雨過后兩小時內，沿坡從下向上或從上向下順次收集產流水，操作為：打開第一管塞（6A）、第二管塞（6B），用注射器插入第一導水管（5A）、第二導水管（5B）外露端管口抽提儲存水分，查看第一儲水管（3A）、?第二儲水管（3B）中產流情況，測量體積并采集水樣，將產流和水樣編號進行記錄，同時收集該場次降雨的雨水樣品；

D、測定水化學指標：在室內測定采集水樣和雨水樣的水化學指標跟常規離子濃度，EC、pH、T、DO采用便攜多功能水質監測儀測定；HCO^－3、Cl^－、Ca²⁺、Mg²⁺用滴定法測定；NO^－3和SO₂^－4用TU-1810紫外可見分光光度計測定；K⁺和Na⁺用原子吸收法測定；水樣中的氫氧同位素含量采用液態水同位素分析儀測定，樣品同位素值通過下式計算得出：

δD?(δ¹⁸O)‰?=?(R_sample／R_standard–?1)?×?1000

其中，δD和δ¹⁸O分別為對應樣品的氫和氧同位素值，R_sample和R_standard分別為樣品和國際通用標準物中元素的重輕同位素豐度之比，δD值的測試誤差不超過1‰，δ¹⁸O值的測試誤差不超過0.2‰；

E、坡面產流位置判斷：收集至少一年的降雨產流觀測資料，按照降雨強度將產流數據進行分類，分為大、中、小降雨三種類型，其分別對應24?h總降雨量>120、60~120、<60?mm的降雨，首先，將收集到的產流信息按照坡位和異質性小生境類型進行匯總和電腦錄入，運用數理統計軟件對每個選點上的徑流水收集情況進行統計分析，得出某一坡位或異質性小生境的產流概率：P?=?產流次數／總監測降雨場次?×?100；其次，結合室內水樣的水化學指標分析，得出一坡位或異質性小生境的各水化學指標的平均值；第三，將點尺度的產流概率和水化學指標信息放入到整個實驗坡面尺度進行比較，通過分析產流概率和水化學指標在空間上的分異規律，結合雨水水化學指標，得出坡面超滲地表徑流、飽和地表徑流、直接徑流、壤中流、回歸流坡面產流類型的發生位置；同時，分析點尺度的產流概率和水化學指標信息隨時間的變化特征，結合降雨強度、歷時、降雨量指標的分析，得出坡面產流位置隨時間的變化特征，確定坡面產流位置時空變異，根據該地區歷年氣象水文資料，為坡面水資源的合理利用、土地利用合理布局、水土保持工程合理布點等提供科學依據。