[發(fā)明專利]原位土體穩(wěn)定水文特征參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110007044.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112782054A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘衛(wèi);賀拿;張帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明涉及一種原位土體穩(wěn)定水文特征參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，包括入滲系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、水位控制系統(tǒng)；動(dòng)力系統(tǒng)為野外試驗(yàn)提供電源；供水系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供水源，并監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中的用水總量；水位控制系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)水頭大小，入滲系統(tǒng)測(cè)出土體在不同的水量條件下其垂直穩(wěn)定下滲率及滲透系數(shù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠模擬不同的雨量條件下，泥石流源區(qū)的徑流量，并可計(jì)算出泥石流源區(qū)土體的穩(wěn)定下滲率及滲透系數(shù)，為分析泥石流形成模式、機(jī)理及成災(zāi)規(guī)模提供了重要數(shù)據(jù)，為泥石流預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)參數(shù)，可以更好的為防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水文預(yù)報(bào)、產(chǎn)匯流及泥石流啟動(dòng)機(jī)理分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種原位土體穩(wěn)定水文特征參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

水文循環(huán)深刻地影響著全球水資源系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演變，影響自然界中一系列的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程，影響人類社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)活動(dòng)。自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的變化反過(guò)來(lái)又影響水循環(huán)。在我國(guó)濕潤(rùn)地區(qū)，新安江模型得到了廣泛的應(yīng)用并取得了很好的效果，但在半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)，現(xiàn)有的水文模型難以取得比較滿意的結(jié)果。產(chǎn)匯流過(guò)程是水文循環(huán)研究的重要內(nèi)容，產(chǎn)匯流機(jī)理研究是水文模擬的基礎(chǔ)，從實(shí)測(cè)水文資料出發(fā)進(jìn)行深入分析是認(rèn)識(shí)產(chǎn)匯流特性的有效手段。分析實(shí)測(cè)降雨徑流過(guò)程和產(chǎn)匯流因子與降雨特性的關(guān)系，可以尋求流域的基本產(chǎn)流模式以及不同降雨特性對(duì)應(yīng)的產(chǎn)流機(jī)制，有助于開(kāi)發(fā)基于物理過(guò)程的水文模型。水文預(yù)報(bào)不僅是防汛抗早和水資源調(diào)度決策的科學(xué)依據(jù)，而且是減災(zāi)防災(zāi)的非工程措施之一。水文模型在水資源開(kāi)發(fā)利用、防洪減災(zāi)、水庫(kù)、道路、城市規(guī)劃、面源污染評(píng)價(jià)、人類活動(dòng)的流域響應(yīng)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。水文模型作為研究流域產(chǎn)匯流規(guī)律的必要手段，無(wú)論是重大問(wèn)題的決策研究，還是水利工程的運(yùn)行、防洪抗旱等均離不開(kāi)它的支撐。水文模型也是研究下墊面變化對(duì)流域洪水徑流影響的基礎(chǔ)。下墊面變化對(duì)流域產(chǎn)匯流過(guò)程的影響是較明顯的，但在不同的區(qū)域及不同量級(jí)暴雨的影響程度不同，其影響機(jī)理和定量數(shù)據(jù)目前還沒(méi)有科學(xué)結(jié)論，尚有待進(jìn)一步研究，尤其是對(duì)特大暴雨洪水以及流域規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水是否有影響，各方面的認(rèn)識(shí)還不一致，這需要用水文模型來(lái)對(duì)流域產(chǎn)匯流過(guò)程進(jìn)行定量分析。流域產(chǎn)流是指流域中各種徑流成分的生成過(guò)程，是研究降雨轉(zhuǎn)化為徑流的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是水分在下墊面垂向運(yùn)動(dòng)中，在各種因素綜合作用下對(duì)降雨的再分配過(guò)程，主要取決于非飽和帶地下水運(yùn)動(dòng)的機(jī)理、特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)津。區(qū)域巖土體的穩(wěn)定下滲率，影響甚至決定著整個(gè)區(qū)域的產(chǎn)匯流情況，最早的產(chǎn)流理論是由Horton在1933年提出的下滲理論。當(dāng)雨強(qiáng)小于下滲能力時(shí)，所有降雨都被土壤吸收；雨強(qiáng)大于下滲能力時(shí)，下滲率等于下滲能力，其余部分為產(chǎn)流量。土壤表面把降雨分成兩部分：一部分形成坡面流以后進(jìn)入河道，另一部分進(jìn)入土壤，然后或滲透成為地下水，或通過(guò)蒸散發(fā)重新進(jìn)入大氣。Horton理論提出了產(chǎn)流的主導(dǎo)因素，概括了徑流形成的基本條件和均質(zhì)包氣帶超滲產(chǎn)流的形成機(jī)制，成為后來(lái)產(chǎn)流理論發(fā)展的基礎(chǔ)。