[發明專利]一種喀斯特地區巖石風化成土速率計算的方法

在審

• 申請號: 201810273115.6
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108491978A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 白曉永;操玥;李匯文;錢慶歡;陳飛;曾成
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種喀斯特地區巖石風化成土速率計算的方法，它包括：

步驟1、采集數據及數據預處理；采集包含日降水量數據、日地表最高及最低溫度、月總蒸散發數據、土壤質地與有機質含量、數字高程模型、歸一化植被指數、土地利用類型以及巖性數據、碳酸鹽巖溶蝕速率、酸不溶物含量百分比、碳酸鹽巖含量百分比、碳酸鹽巖密度和非碳酸鹽巖成土速率；

步驟2、土壤侵蝕模數的計算：基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE模型)，通過對各因子的計算，得到喀斯特地區的理論侵蝕模數；

步驟3、碳酸鹽巖最大溶蝕速率的計算：基于氣象水文及地球化學時空數據集，利用碳酸鹽巖熱力學溶蝕模型，計算碳酸鹽巖最大溶蝕速率；

步驟4、喀斯特地區巖石風化成土速率計算：利用碳酸鹽巖最大溶蝕速率、酸不溶物含量百分比、碳酸鹽巖含量百分比、碳酸鹽巖密度和非碳酸鹽巖成土速率，計算喀斯特不同巖層組合類型的巖石風化成土速率。

2.根據權利要求1所述的一種喀斯特地區巖石風化成土速率計算的方法，其特征在于：它還包括：

步驟5、土壤侵蝕模數檢驗：將步驟2的結果與步驟4的結果相減，得到一個包含0及正負值的圖層，大于0的部分表示該區域理論土壤侵蝕量大于其實際成土量；小于等于0的部分表示該區域理論土壤侵蝕量小于等于實際成土量；

步驟6、土壤侵蝕模數校正：利用巖石風化成土速率圖層對步驟5中大于0的部分進行土壤侵蝕模數校正。

3.根據權利要求1所述的一種喀斯特地區巖石風化成土速率計算的方法，其特征在于：步驟2所述土壤侵蝕模數的計算公式為：A＝R×K×L×S×C×P，其中A為土壤侵蝕模數、R為降雨侵蝕力因子、K為土壤可蝕性因子、L為坡長因子、S為坡度因子、C為地表植被覆蓋與管理因子、P為土壤保持措施因子。

4.根據權利要求1所述的一種喀斯特地區巖石風化成土速率計算的方法，其特征在于：步驟3所述碳酸鹽巖最大溶蝕速率的計算方法為：

步驟3.1、建立碳酸鹽巖溶蝕平衡反應式：

步驟3.2、構建碳酸鹽巖熱力學溶蝕模型：

式中：D_max為在該平衡反應下碳酸鹽巖最大的溶蝕速率,P,E分別為降雨及蒸散發總量，K_s為方解石溶度積常數，K₁為CO₂水化并離解為HCO₃^-的平衡常數，K₀為CO₂溶于水的平衡常數，K₂為CO₃^2-形成的平衡常數，為溶液中Ca²⁺的活度系數，pCO₂為土壤或含水層中CO₂的分壓；

所述的K_i因子的計算公式為：

log(K_s)＝-171.91-0.078T_k+2839.32/T_k+71.59log(T_k)

K₀＝1.7×10^-4/K₁

式中：T_k為開爾文溫度；

所述的Ca²⁺離子活度系數因子的計算公式為：

式中：A和B取決于攝氏溫度T(℃),a_i為離子半徑(Ca²⁺半徑為),Zi為離子電荷數，I為離子強度；

所述的A和B因子的計算公式為：

A＝0.4883+8.074×10^-4T

B＝0.3241+1.6×10^-4T

所述的I因子的計算公式為:

式中：C_i為離子濃度(mol/L)；

所述的pCO₂因子的計算公式為:

log(pCO₂)＝-3.47+2.09×(1-e^-0.00172E)。