[發明專利]基于CSSI溯源與實時監測的流域入河泥沙來源負荷辨識方法

在審

• 申請號: 202210062425.X
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114460271A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李勇;黃智剛;王旭
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01V15/00;G01N30/06;G01N30/88
• 代理公司: 南寧市科典知識產權代理事務所(普通合伙) 45135
• 代理人: 謝正星

1.基于CSSI溯源與實時監測的流域入河泥沙來源負荷辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.流域入河泥沙土地利用來源的CSSI溯源示蹤；

S2.流域入河泥沙負荷的實時監測；

S3.聯合應用CSSI泥沙溯源與實時監測技術，確定流域不同土地利用類型侵蝕土壤的入河泥沙負荷。

2.如權利要求1所述的基于CSSI溯源與實時監測的流域入河泥沙來源負荷辨識方法，其特征在于：所述步驟S1.流域入河泥沙土地利用來源的CSSI溯源示蹤包括：

S11.樣品的采集

A.不同土地利用類型樣品采集：降雨徑流發生后，在不同土地利用類型集水區采集0-2cm的移動泥沙樣品；

B.入河泥沙樣品采集：降雨徑流發生期間，采集河口懸浮泥沙樣品；

S12.室內分析

采集的CSSI樣品一部分經酸化去除無機碳后，直接用元素分析儀測定土壤δ¹³C豐度；另一部分使用二氯甲烷萃取、皂化后調至酸性，使用無水硫酸鈉去除水分后，再采用三氟化硼甲醇溶液將脂肪酸甲酯化后溶解在正己烷溶液中，然后利用氣相色譜-紅外質譜系統(GC-IRMS)用于分析脂肪酸甲酯化合物燃燒轉化成CO₂中的¹³C值，得到脂肪酸中的δ¹³C豐度；

S13.泥沙來源貢獻比例計算

選擇合適的脂肪酸來確定泥沙中不同土地利用來源的碳同位素比例；基于不同土地利用類型篩選的脂肪酸δ¹³C和Bulkδ¹³C的結果，應用Iso-Source混合模型，確定泥沙混合物中不同土地利用來源的碳同位素比例；將泥沙中的有機碳含量和模型輸出碳同位素比例轉換成不同土地利用泥沙來源貢獻，計算公式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中，Sn％:泥沙第n個源土壤貢獻，In:使用同位素混合模型估算的混合物中第n個源土壤的同位素比例(％)，Cn％:第n個源土壤有機碳含量。

3.如權利要求1所述的基于CSSI溯源與實時監測的流域入河泥沙來源負荷辨識方法，其特征在于：所述步驟S2.流域入河泥沙負荷的實時監測包括：

采集入河口懸浮泥沙樣品，將泥沙樣品過濾后，一部分105℃后烘干用于計算徑流中泥沙濃度，另一部分40℃烘干用于測定泥沙含量，根據式Ⅱ和式Ⅲ分別計算泥沙濃度和泥沙入河負荷量；泥沙濃度：

式Ⅱ中，S_i是1L水沙混合物中烘干泥沙的質量(g)；

式Ⅲ中，n是樣本總數，i是次降雨事件中的單個樣本數，S_ci是泥沙濃度(g L^-1)，V_i是不同樣本期的徑流量(m³h^-1),T_i是不同樣本數的采樣間隔時間(h)，Ax是子流域面積(ha)。

4.如權利要求1所述的基于CSSI溯源與實時監測的流域入河泥沙來源負荷辨識方法，其特征在于：步驟S3中，所述流域不同土地利用類型侵蝕土壤的入河泥沙負荷根據公式Ⅳ和公式Ⅴ計算：

源N的泥沙的入河負荷(t·ha^-1)＝泥沙入河負荷量(t·ha^-1)×源N對流域入河泥沙貢獻的百分數Sn％(％) Ⅳ

式Ⅴ中，An是子流域n的面積(ha),A是全流域的面積(ha)。