专利名称：一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法
技术领域：
本发明属于高山区融雪径流观测技术领域，尤其涉及一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法。
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，对于干旱半干旱高山区融雪径流的研究，尚未见报道。积雪作为地表最活跃且具有多重属性的自然因素，特别是在我国和干旱半干旱地区的高寒山区，作为一笔可观的淡水资源储备，在国民经济建设与可持续发展中具有重要意义。在祁连山高海拔林区，降雪量占年总降水量的10 % 20 %，积雪期长达半年之久，漫长的积雪期不但有助于防止冬季森林火灾的发生，也能有效地抑制森林病虫害的发生，森林的融雪径流占年总径流量的10% 15%.对弥补河道枯水期径流.缓解河流中下游工农业生产用水以及林木的早春生长都起着十分重要的作用。因此，如何增加融雪径流量，弥补河道枯水期流量，缓解中、下游春耕用水矛盾，是当林业生态建设和农业生产急需解决的实际问题。

发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，旨在解决目前缺乏干旱半干旱区高山融雪径流有效的观测方法的问题。本发明实施例是这样实现的，一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，该观测方法包括:选择融雪径流观测场场地；融雪径流场的建造地点确定；建造融雪径流场和测量小屋。进一步，融雪径流观测场场地选择: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，一般融雪径流场的面积为10米X 20米、10米X40米、20米X40米、20米X80米的设计规格。进一步，融雪径流场的建造地点要求:(I)保留天然的条件，坡地表面无小沟、坑洼、道路，无土堆和凹地滞留径流的障碍物；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)森林复被应未遭到破坏。
进一步，融雪径流场和测量小屋的建造:融雪径流观测场是从四周分隔出来的一块坡地，上面建有测定融雪径流的设施；研究坡地融雪径流过程的径流场为一矩形，四周设防有护墙；场的下方有进水槽与装有测量装置的小屋相连通；在小屋内装有堰箱，水从进水槽经过连通管流入箱中；为了从测量小屋排水，设有排水渠；沿融雪径流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；小尺寸的融雪径流场适应在坡度较大，透水性小，土壤湿度大的地区。融雪径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；高山融雪径流场建造成一对，这时其中一道护墙为两个径流场所用，而堰箱放在一个小屋内；也可以建造三个或多个联在一起的融雪径流观测场；径流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60cm。在径流场下方积雪很厚的坡地上或在径流场下方的三分之一处，护墙的高度应增加10 20cm。截水沟靠近场的边坡，距护墙不应少于0.5米；沟的平均尺寸如下:深30cm，顶宽50cm，底宽30cm ；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；径流场的进水槽一般作成矩形，由高标号的钢筋混凝土做成，槽底和外侧槽壁的厚度为IOcm,向着径流场一面的内槽壁的厚度为15cm ;槽的断面积一般由计算公式确定；计算公式为:
权利要求
1.一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，该观测方法包括: 选择融雪径流观测场场地； 融雪径流场的建造地点确定； 建造融雪径流场和测量小屋。
2.如权利要求1所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于， 融雪径流观测场场地选择: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，径流场的面积为10米X20米、10米X40米、20米X40米、20米X80米的设计规格。
3.如权利要求1所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，融雪径流场的建造地点要求: (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)森林复被应未遭到破坏。
4.如权利要求1所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，融雪径流场和测量小屋的建 造: 融雪径流观测场是从四周分隔出来的一块坡地，上面建有测定融雪径流的设施； 研究坡地融雪径流过程的径流场为一矩形，四周设防有护墙；场的下方有进水槽与装有测量装置的小屋相连通；在小屋内装有堰箱，水从进水槽经过连通管流入箱中；为了从测量小屋排水，设有排水渠；沿融雪径流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； 小尺寸的融雪径流场适应在坡度较大，透水性小，土壤湿度大的地区；融雪径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； 高山融雪径流场建造成一对，这时其中一道护墙为两个径流场所共用，而堰箱放在一个小屋内；也可以建造三个或多个联在一起的融雪径流观测场； 径流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60cm ;在径流场下方积雪很厚的坡地上或在径流场下方的三分之一处，护墙的高度应增加10 20cm ;截水沟靠近场的边坡，距护墙不应少于0.5米；沟的平均尺寸如下:深30cm，顶宽50cm，底宽30cm ； 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； 径流场的进水槽一般作成矩形，由高标号的钢筋混凝土做成，槽底和外侧槽壁的厚度为IOcm,向着径流场一面的内槽壁的厚度为15cm ;槽的断面积一般由计算公式确定；计算公式为: W』 V 式中W——进水槽流水的断面积 Q-采用的最大流量V——槽中水流的平均流速 V值按谢才(Chezy)公式确定系数
5.如权利要求1所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，为了防止水从旁侧地段进入进水槽，围绕径流场的侧护墙应沿坡地从进水槽向下延0.5m ;水从进水槽进入测量装置是与进水槽相联的管，它穿过小屋的墙，并有0.03 0.05的坡度；管的截面应相当于进水槽的末段最满时的断面面积；连通管一般设在进水槽的末端或中间，在管和进水槽的联接处，把槽挖深8 IOcm ;连通管和排水管的输水能力可采用水力学公式计算:
6.如权利要求5所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，堰箱由厚2.0 4mm的铁板焊成,它的标准尺寸为长1.5m,宽0.4m,高1.0m,箱由两块厚2 4mm的铁板作成的内隔壁分成三部分，以使箱在注水时不变形，两端部分在一侧用宽5cm，与箱的侧壁等高的缝彼此联通；后端的一部分长40cm，用作自记水位计的测井，在它的中央安放浮子，中间部分的尺寸为35 X 40cm，是一个承水器，承受从进水槽通过连通管进入堰箱的水；在距箱上缘1Ocm处，在连通管下面装有一可拆下的金属网络，其孔大小为1 2mm2作为辅助的消浪器和拦住垃圾；在分割第二和第三部分的横壁的下部，每经2cm有宽0.6cm从底起到50cm的纵向裂缝；在前槽壁上用螺栓固定堰；上述尺寸的箱用顶角为45°，60°和90°的三角形堰，水头为18 30cm;在靠近屋壁的堰箱侧壁上，距堰60cm处，在木质或金属框架上固定有钩形水尺；箱前壁的下部，堰的下面焊有一放水龙头，以保证能迅速放空堰箱；堰箱安置在小屋地板上的木梁上，其两侧砌混凝土固定；堰箱的设置必须使堰顶角的分角线为垂直；自记水位计安装在箱上空的专门支架上。
7.如权利要求1所述的干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，其特征在于，测定融雪径流场上的径流可用三种方法；(a)堰，(b)根据堰箱中水位增高的体积法；(C)根据量器灌注时间的定时测量法；用体积法定时测量流量，在径流场上，必需有如下的测量器具:容积20 30L的量水箱，1OL和2L的量器和500m3量筒。
全文摘要
本发明公开了一种干旱半干旱区高山融雪径流观测方法，该观测方法包括选择融雪径流观测场场地；融雪径流场的建造地点确定；建造融雪径流场和测量小屋。按照森林生态学和森林水文学的理论，观测和研究其融雪径流的发生和发展规律，通过观测、研究、分析，揭示不同气象条件、不同森林植被、不同森林覆盖率、不同人为作用方式下融雪径流的变化规律，从而找到如何增加融雪径流量，弥补河道枯水期流量，缓解中、下游春耕用水矛盾的有效途径，解决当前农业生产急需解决的实际问题。
文档编号G01N33/24GK103149342SQ20131005318
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月2日 优先权日2013年2月2日
发明者刘贤德, 王顺利, 金铭, 张学龙 申请人:甘肃省祁连山水源涵养林研究院