中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站在喀斯特山坡關(guān)鍵帶多界面產(chǎn)流機(jī)制及淺表層水資源高效利用新途徑方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果近期以Harnessing subsurface flow at the soil‐bedrock interface as a hidden water resource for rainwater harvesting: Insights from long‐term hydrological monitoring on a humid karst hillslope為題發(fā)表在美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)（AGU）旗艦期刊Water Resources Research，陳洪松研究員為論文通訊作者，付智勇研究員為第一作者。
西南喀斯特區(qū)雖降水豐沛，但土層淺薄、巖石滲漏性強(qiáng)，地表存不住水，地下水深埋。在廣大尚未實(shí)現(xiàn)集中供水的偏遠(yuǎn)喀斯特山區(qū)，工程性缺水與巖溶干旱問(wèn)題突出，集蓄雨洪徑流仍然是該區(qū)不可替代的干旱緩解策略?？λ固厣絽^(qū)地下巖溶空間形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)狀裂隙、管道、地下河系統(tǒng)替代了地表溝道系統(tǒng)，導(dǎo)致其地表溝道系統(tǒng)不發(fā)育，無(wú)法準(zhǔn)確判別徑流路徑，采用傳統(tǒng)土山區(qū)的小型蓄排灌工程，很難達(dá)到雨洪徑流的高效調(diào)蓄與利用。因此，從地球關(guān)鍵帶及山坡水文學(xué)的視角，系統(tǒng)揭示降雨過(guò)程中喀斯特山坡主要水文路徑及其產(chǎn)流機(jī)制，是研發(fā)適用于該區(qū)特殊地質(zhì)背景的水資源高效利用模式、創(chuàng)建高精度水文預(yù)測(cè)模型的前提。
研究依托環(huán)江站喀斯特關(guān)鍵帶地上-地下水土過(guò)程聯(lián)動(dòng)觀測(cè)平臺(tái)，基于長(zhǎng)期水文水化學(xué)監(jiān)測(cè)與巖土結(jié)構(gòu)精細(xì)刻畫(huà)，系統(tǒng)揭示了喀斯特山區(qū)淺表層關(guān)鍵帶主要水文路徑與徑流觸發(fā)機(jī)制，證實(shí)了淺表層巖土界面壤中流是喀斯特山坡次降雨徑流的重要組成部分，其能作為一種方便利用的新水源，有望解決傳統(tǒng)依靠地表集水面的雨洪徑流集蓄方法在該區(qū)適用性差的問(wèn)題。研究結(jié)果表明：喀斯特山坡巖土界面壤中流流量顯著高于地表徑流，雨季尤為明顯；若將巖土界面壤中流歸并到雨洪徑流集蓄系統(tǒng)，雨水收集效率從2.2%提高到13.1%；控制巖土界面壤中流發(fā)生概率的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素包括土壤厚度和基巖風(fēng)化程度，淺土層（<50 cm）和弱風(fēng)化基巖分布區(qū)是發(fā)生巖土界面壤中流的熱點(diǎn)區(qū)域；次降雨量、前期降雨量及巖土系統(tǒng)水分虧缺量是影響巖土界面壤中流量的主要?dú)庀笠蜃印?/p>
本研究基于野外臺(tái)站大平臺(tái)，跨越了地學(xué)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論研究與生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐之間的鴻溝，有望探索出一條基于堅(jiān)實(shí)理論研究認(rèn)識(shí)支撐的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)性解決方案新路徑。本研究證明，巖土界面壤中流是喀斯特山區(qū)一種尚未普遍認(rèn)識(shí)到的重要雨洪資源，其為喀斯特山區(qū)水資源“開(kāi)源”提供了一種新思路。充分考慮并利用喀斯特淺層多界面隱蔽伏流路徑，有望將喀斯特山區(qū)傳統(tǒng)點(diǎn)上單一集水轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫔隙嗤緩交パa(bǔ)集水模式，形成多來(lái)源相補(bǔ)、季節(jié)均衡的雨水集蓄新模式，從而拓展旱季救命水保障渠道，為緩解全球廣大喀斯特區(qū)巖溶干旱問(wèn)題提供理論與技術(shù)支撐。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
喀斯特山坡地表徑流與巖土界面壤中流交互作用及其對(duì)降雨量的響應(yīng)機(jī)制
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