[发明专利]一种枯枝落叶层水分下渗能力的计算方法

说明书

本发明公开了一种枯枝落叶层水分下渗能力的计算方法，该方法在提出理论计算公式后，通过实验确定计算公式所需参数的系数，最后得出一种合理可行的计算方法。该方法涉及与下渗能力相关参数，包括地表植被覆盖度、降雨强度、水分下渗历时、土壤初始含水量和水分下渗时刻的含水量、出流量。通过制作模拟枯枝落叶层水分下渗的模拟装置，设置控制实验，确定计算公式中参数的系数。最后根据水量平衡原理，测量出产汇流过程中各分部水量，校验计算公式，提高公式的准确度。

技术领域

本发明属于水文学及水资源技术领域，具体而言，本发明涉及枯枝落叶层在不同土壤初始含水量、植被覆盖度、枯枝落叶层厚度、下渗时刻的降雨截留量计算方法。

背景技术

在水循环过程中，枯枝落叶层可增加地表糙率，同时能有效改善枯落物层土壤结构，使土壤孔隙度增大，这些均可促进水分下渗，减少地表径流。研究表明，不同枯落物对水分下渗影响大小不同，与枯落物类型、厚度以及枯落物所在土壤层初始状态等均有关。

对于如何定量计算枯枝落叶层水分下渗的能力，已有研究多从持水量、入渗量入手，通过经验公式计算和模型模拟等方式进行研究，与实际过程存在一定偏差；或者采用质量差法，通过测试下渗前后含枯枝落叶层的土壤的重量，进而计算出水分下渗量，该方法操作起来的复杂，准确度差，还有来自试验区的取样误差、称量误差等。然而，对于水分下渗能力直接计算的研究不多，本发明采用计算公式和实验相结合的方法，客观直接地计算枯枝落叶层水分下渗能力。

通过定量估算枯枝落叶层对水分下渗能力的大小，可更加清楚认识枯落物对产汇流的影响，可为地区土壤改善、相应水资源变化和管理等提供理论依据。此外，该计算方法只需对常规参数进行监测，就能计算出水分下渗能力，从而为枯枝落叶层的水文机制的研究提供了更好的支撑。因此，定量评估枯枝落叶层水分下渗能力的影响十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种枯枝落叶层水分下渗能力的计算方法，通过建立地表枯枝落叶层与下渗的关系，识别枯枝落叶层对水分下渗的调节能力。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种枯枝落叶层水分下渗量的计算方法，包括：

(1)提出枯枝落叶层水分下渗能力计算公式：

其中：为t时刻水分下渗能力，SW₀为土壤初始含水量，V为地表植被覆盖度，H为枯枝落叶层厚度，t为下渗时刻，t_m为蓄满时刻，k₂为趋于零的系数，k₁、a、b、c、d为枯枝落叶层水分下渗能力计算公式的参数系数；

(2)制作用于模拟枯枝落叶层水分下渗环境的实验装置；

(3)操作控制实验；

(4)通过实验数据确定水分下渗能力计算公式中的参数系数。

优选地，所述枯枝落叶层水分下渗能力的计算方法进一步包括：

(5)通过实验数据来校验水分下渗能力计算公式的准确性。

在一优选实施例中，所述用于模拟枯枝落叶层降雨截留环境的实验装置包括槽型容器和降雨模拟装置，所述槽型容器内从上至下依次设置枯枝落叶层、第一土壤层、乳胶隔水层、细砂层和第二土壤层，出水口设置于所述槽型容器的一侧在所述隔水层汇流的位置处。

根据本发明的上述实验装置利用乳胶隔水层将截留后的降雨从出水口收集并称重；细砂层是为了让乳胶隔水层形成一定的坡度，方便雨水的收集；出水口设置在乳胶隔水层汇流的位置，进一步便于雨水的收集。

在一优选实施例中，所述控制实验的控制变量为所述水分下渗能力计算公式中的土壤初始含水量、植被覆盖度、枯枝落叶层厚度和下渗时刻。更优选地，每个控制变量设置五组实验。