[发明专利]干旱半干旱高山区优先流观测方法

说明书

技术领域

本发明提供一种干旱半干旱高山区优先流观测方法，是属于研究森林水文过程，水资源和坡地径流特征的一门技术措施。强化森林土壤优先流研究，可进一步揭示森林涵养水源机理，在理论上可加深对森林调节水文过程的认识，在实践上用于森林经营和预测土地利用变化对水资源和水环境的影响，为森林经营、退耕还林、天然林保护工程的植被恢复重建，提供理论与决策依据。

背景技术

由林业部科技司主编、中国科学技术出版社出版的《森林生态系统定位研究方法》和由中国标准出版社出版的《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法——水环境要素观测与分析》，对坡地径流的观测，以及人工径流场的设置做了详细的介绍。关于森林的水文过程，以及在降水条件下坡地径流的特征和规律，国内诸多的机构开展了内容丰富的森林水文过程研究，得出了诸多有学术价值的研究结论，但目前绝大多数研究都是针对中低山区的地表径流开展研究，对于高海拔地区优先流的研究，尚未见报道。优先流是一种快速非平衡的土壤水分运动，早期优先流研究主要针对管流，优先流现象极大地影响了表面径流及地下径形成机制。在流域暴雨径流形成过程中，优先流运动起到了至关重要的作用，并且优先流与基质流之间的交换，也对流域径流形成产生较大的影响，由于森林枯落物层、根系以及蚯蚓等生物活动，引起大孔隙的优先流运动，使得森林流域径流形成，可以主要受到地下水径流和亚表层径流的控制。

森林植被涵养水源的生态功能，一直是社会关注的重大问题，也是当今生态科学研究的热点。根系层是形成森林植被水文功能的核心地带，理解根系层水文过程，是了解森林水文功能形成机制的关键，而优先流是发生在根系层中的水分快速非平衡运动，它对森林水分整体运动过程有重要的影响，并且优先流研究中常提到的大孔隙所形成的深层贮水，是半干旱半湿润地区植物水分的重要来源；所以，强化森林土壤优先流研究，可深化森林涵养水源机理的研究，在理论上可加深对森林调节水文过程的认识，在实践上用于预测土地利用变化对水资源和水环境的影响，为退耕还林、天然林保护工程的植被恢复重建，提供理论与决策依据。

发明内容

本发明的目的是提供干旱半干旱高山区优先流观测方法，用简便易行的方法，观测和了解干旱半干旱高海拔区优先流的过程和机制，认识产流过程，提出增加优先流的途径，从而更加合理的调解和利用水资源，以解决工农业生产急需解决的实际问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1、优先流观测场地选择：优先流观测场是从典型植被坡面分隔出来的一块封闭坡地，为一矩形，在研究的区域内选择具有代表性的地块，根据不同的森林类型、不同森林覆盖率、不同土壤条件、不同人为活动方式，优先流观测场的面积可以为10米×10米、10米×20米、10米×40米、20米×40米等不等的设计规格。

2、优先流观测场的建造地点要求：

（1）保留天然的条件，坡地表面无小沟、坑洼、道路，无土堆和凹地等滞留径流的障碍物；坡地的整个地段上应有基本一致的坡度，地表无地下水的出口。

（2）植物被复和土壤特征一致。

（3）对于坡度大于10°度的坡地，尽可能向西或向东暴露。

（4）森林植被应未遭到破坏。

3、优先流观测场和测量小屋的建造

优先流观测场四周设防护墙，优先流观测场上面建有用于测定优先流的装有测量装置的测量小屋。

优先流观测场的下方有进水槽，进水槽与装有测量装置的测量小屋相连通。在测量小屋内装有堰箱，水从进水槽经过连通管流入堰箱中。为了从测量小屋排水，设有排水管道。沿优先流观测场的上方和两侧有截水沟，用以拦截径流场四周坡地上来的径流。

小尺寸的优先流观测场适用在坡度较大，透水性小，土壤湿度大的地区。优先流观测场在坡地上的布置，应使长边垂直于等高线，短边平行于等高线。

高山优先流观测场可建造成一对，这时其中一道护墙为两个观测场所共用，而堰箱放在一个小屋内。也允许建造三个或多个联在一起的优先流观测场。

优先流观测场的护墙可以用混凝土、木材、粘土或镀锌板做成。由于高海拔区域冬季积雪较厚，护墙高出地面不少于40～60cm，埋入土中至基岩层或冻土层。在径流场下方积雪很厚的坡地上或在观测场下方的三分之一处，护墙的高度应增加10～20cm。截水沟靠近观测场的边坡，距护墙不应少于50cm。截水沟的平均尺寸如下：深30cm，顶宽50cm，底宽30cm。

截水沟的尺寸视上面坡长和坡度并考虑最大流量的排泄。沟的长度应略长于侧护墙的长度，以保证完全地排出径流场的水和消除沟被淹的可能性。