《西南岩溶流域產匯流規律的分散式模擬方法研究》是依託河海大學，由石朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：西南岩溶流域產匯流規律的分散式模擬方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：石朋
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前流域水文模型在非岩溶地區的套用比較廣泛，且近年來分散式水文模型得到了迅速的發展，成為水文科學的熱點研究問題之一。但是，在西南岩溶地區由於水文地質條件在空間上的不均，水文過程在時間和空間上複雜多變，使得傳統的集總式流域水文模型不再適用於岩溶地區水循環問題的研究。在弄清岩溶與岩溶水之間關係的基礎上，把分散式水文模型引入喀斯特流域的水文模擬中，將是喀斯特水文模型發展的方向。項目擬嘗試從新的途徑進行探索，建立複雜下墊麵條件及特殊地質單元的模型描述方法，建立土壤＋表層岩溶帶的複合蓄滿產流模式，利用同位素進行地下徑流路徑的識別與徑流成分的劃分，開發出適用於岩溶地區的分散式流域水文模型。研究成果可為岩溶流域水文循環過程機理的研究提供一個平台，也為今後岩溶地區生態系統的恢復與重建提供一定的技術支撐。
結題摘要
基於野外實驗、室內建模及理論推導，著重於機理研究，開展了岩溶環境下大量的實驗研究，基於這些實驗結果，構建了描述岩溶環境下水流運動的分散式物理模型和數學模型，為岩溶流域水文循環過程機理的研究提供了一個平台和依據，主要工作及成果如下:(1) 岩溶實驗區內水文、氣象觀測及水文地質參數確定: 利用生態水文觀測站在流域內5個樣地內進行氣象、穿透雨、土壤水觀測。通過分析地表徑流、表層岩溶泉、流域出口地下河徑流變化規律，揭示喀斯特流域水循環特徵，並為建立流域水文模型奠定基礎，申請國家發明專利一項; 通過野外調查，統計分析了流域內典型剖面裂隙發育特徵。採用探地雷達在流域內三座山體上進行探測，分析土壤及表層岩溶帶發育厚度。利用滲透係數原位試驗，測定了土壤及表層岩溶裂隙滲透係數。運用穩定同位素技術，在流域內採集坡面集雨池、坡腳泉、落水洞及流域地下暗河出口共180個水樣，分析汛期和枯季不同徑流成分所占比例，以揭示該流域的不同徑流成分匯集至地下水暗河的貢獻比例。(2) “地表＋岩隙＋地下”的三層立體岩溶匯流模式的建立：提出了一種“土壤＋表層岩溶帶”的複合蓄滿產流模式。針對不同類型的單元格，採用不同的計算方法。考慮到岩溶流域大量存在的管道、裂隙，設計了一種“地表＋岩隙＋地下”的三層立體匯流模式。地表匯流仍以地形為主要控制因素；岩隙匯流考慮岩石裂隙的發育程度及裂隙走向；地下匯流則兼顧地下暗河的影響作用。此外，針對岩溶流域特有的天窗、落水洞等地貌單元，在建立一種新的模型識別方法的基礎上，提出了適宜的匯流計算模式。(3) 岩溶流域分散式水文模型的初步建立:以嵌套包含後寨河流域的三叉河流域為研究對象初步建立了一個簡單的岩溶流域分散式水文模型。模型結構中分別考慮了降雨、植被截留、蒸散發、下滲、產流、匯流等物理過程，同時對一些特殊地質單元如天窗、落水洞等進行了特殊處理。模型主要分析了喀斯特區域表層岩溶帶的產匯流物理過程。通過對日尺度的徑流過程計算，率定期和驗證期的效果均比較滿意。
