一种测算水土保持工程措施土壤碳汇潜力的方法技术

本发明专利技术公开了一种测算水土保持工程措施土壤碳汇潜力的方法，首先将水土保持工程措施分为点型和面型；对于点型工程措施：通过测定最大库容、已拦蓄泥沙量的分层淤积量、计算点型工程未淤满部分泥沙拦蓄潜力等参数最终计算出点型工程措施拦蓄泥沙固碳量；对于面型工程措施：通过计算工程措施使用年、测量面型工程措施的管控区域面积、计算有/无面型工程措施的土壤侵蚀模数等参数最终计算出面型工程措施固碳量。最后综合点型工程措施和面型工程措施的结果计算出区域内工程措施总固碳量。本发明专利技术科学全面的考虑了水土保持工程措施的类别和泥沙在输移过程中碳的损失，测算结果更真实准确。实准确。实准确。

【技术实现步骤摘要】
一种测算水土保持工程措施土壤碳汇潜力的方法


[0001]本专利技术属于水土保持碳汇
，尤其涉及水土保持工程措施土壤碳汇 测算的方法。

技术介绍

[0002]水土保持工程措施可以有效减少水土流失，固定和增加土壤有机碳含量， 是土壤碳汇的重要途径。李勇等(2003)选取典型黄土高原丘陵沟壑区进行研究， 以位于陕西省延安市宝塔区东北部的碾庄沟流域12个淤地坝为研究对象，结果 表明：1957～2000年碾庄沟流域12个淤地坝共储存有机碳1.73
×
105t，流域碳储 存强度提高了0.13～5.03t
·
hm2·
a
‑1，平均为1.28t
·
hm2·
a
‑1。符素华等(2009)发现 鱼鳞坑、水平条等水土保持工程措施的多年平均减沙效益超过90％，同时还有 研究发现沉沙池、小型水库的修建可以强化泥沙淤积掩埋，形成不易矿化的深层 土壤碳从而实现碳埋藏，增加土壤碳汇。淤地坝是水土流失沟道治理工程的骨干 力量，设置淤地坝不仅可以提高土壤有机碳含量，同时拦泥淤地，使荒沟变成了 人造小平原，增加耕地面积，大大提高地表植物生产力。袁立敏等(2014)研究 发现沙障可以减少风蚀，结合种植植被来增加土壤有机质含量，起到固碳作用。 岳遥等(2016)计算了小流域尺度土壤侵蚀/淤积引起的碳通量特征，同时计算 了全国尺度由侵蚀引起的土壤有机质和CO2通量变化。
[0003]目前计算土壤侵蚀对土壤碳影响时未考虑水土保持工程措施对土壤碳的作 用，而工程措施的研究一般为实测土壤碳的变化且为单一工程措施的研究，均未 对水土保持工程措施进行分类研究，目前尚无水土保持工程措施土壤碳汇的计算 方法。

技术实现思路

[0004]针对现有对水土保持工程措施碳汇计算的需求，本专利技术的目的是提供一种 普遍适用的针对不同水土保持工程措施的土壤碳汇潜力测算方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种测算水土保持工程措施土壤碳汇潜力的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，将所采用水土保持工程措施进行分类：分为面型措施和点型措施； 所述面型措施为对面尺度土壤侵蚀控制作用的工程措施；所述点型措施为对于已 侵蚀的泥沙进行拦截存储作用的措施；
[0008]步骤二，确定点型工程措施的最大库容Q
最大
和已拦蓄泥沙量的分层淤积量， 分层淤积量的总和为点型工程措施已拦蓄泥沙量Q
已
；
[0009]步骤三，计算点型工程未淤满部分泥沙拦蓄潜力：采用点型工程措施的最大 库容减去点型工程措施已拦蓄泥沙量，即：Q
最大
－Q
已
；
[0010]步骤四，计算点型工程达到最大库容后可发挥的其他减蚀作用的系数α；
[0011]步骤五，测定点型工程淤积层泥沙分层有机碳含量和侵蚀区土壤有机碳含 量；
[0012]步骤六，计算点型工程措施拦蓄泥沙固碳量：采用公式(1)～(5)进行计 算：
[0013]C
点
＝C
点已
+C
点未
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014][0015][0016]C
点未
＝Q
潜力
G
侵蚀
/1000
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0017]Q
潜力
＝(Q
最大
‑
Q
已
)+Q
最大
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0018]式中：C
点
为点型工程措施拦蓄泥沙固碳量，单位为t；C
点已
为点型工程措 施已淤积泥沙固碳量，单位为t；C
点未
为点型工程措施未来固碳潜力，单位为t； Q
i
为淤积泥沙第i层淤积量，单位为t；G
i
为淤积泥沙第i层有机碳含量，单位 为kg/t；Q
已
为点型工程措施已拦蓄泥沙量，单位为t；Q
潜力
为点型工程泥沙拦蓄 总潜力，单位为t；G
侵蚀
为点型工程措施侵蚀区土壤有机碳含量，单位为kg/t；Q 最大
为点型工程措施的最大库容，单位为t；α为点型工程达到最大库容后可发挥 的其他减蚀作用的系数，取值范围0～1，无单位；
[0019]步骤七，计算工程措施使用年Y(例如工程措施建成时间为1990年，计算当 年为2022年，则Y等于2022年
‑
1990年＝32年)；
[0020]步骤八，测定面型工程措施内部区域表层土壤有机碳含量G
面内
；
[0021]步骤九，测量面型工程措施的管控区域面积A
面
(通过实地或在地形图上测 量得到)；
[0022]步骤十，分别建立无面型工程措施和有面型工程措施径流小区并测定小区年 总产沙量；无面型工程措施径流小区年总产沙量除以小区面积，得到无面型工程 措施的土壤侵蚀模数X0；有面型工程措施径流小区年总产沙量除以小区面积，得 到有面型工程措施的土壤侵蚀模数X；
[0023]步骤十一，测量输沙量，计算泥沙输移比SDR；
[0024]步骤十二，计算面型工程措施拦蓄泥沙固碳量，采用公式(6)
‑
(8)进行 计算：
[0025]C
面
＝Q
面
G
面内
Y/1000
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0026]Q
面
＝A
面
(X0‑
X)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0027]X＝X0E
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0028]式中：C
面
为面型工程措施拦蓄泥沙固碳量，单位为t；Q
面
为面型工程措施 区年土壤侵蚀减沙/固沙量，单位为t/a；G
面内
为面型工程措施内部区域表层土壤 有机碳含量，单位为kg/t；Y为工程措施使用年，单位为a；A
面
为面型工程措施 的管控区域面积，单位为km2；X0为无面型工程措施的土壤侵蚀模数，单位为 t/(km2·
a)；X为有面型工程措施的土壤侵蚀模数，单位为t/(km2·
a)；E为工程措 施因子(取值参考《中国水土流失方程(CSLE)》)；
[0029]步骤十三，在面型工程措施控制区测定侵蚀区土壤有机碳含量G
侵蚀
和淤积区 泥沙有机碳含量G
淤积
；
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测算水土保持工程措施土壤碳汇潜力的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将所采用水土保持工程措施进行分类：分为面型措施和点型措施；所述面型措施为对面尺度土壤侵蚀控制作用的工程措施；所述点型措施为对于已侵蚀的泥沙进行拦截存储作用的措施；步骤二，确定点型工程措施的最大库容Q
最大
和已拦蓄泥沙量的分层淤积量，分层淤积量的总和为点型工程措施已拦蓄泥沙量Q
已
；步骤三，计算点型工程未淤满部分泥沙拦蓄潜力：采用点型工程措施的最大库容减去点型工程措施已拦蓄泥沙量，即：Q
最大
－Q
已
；步骤四，计算点型工程达到最大库容后可发挥的其他减蚀作用的系数α：步骤五，测定点型工程淤积层泥沙分层有机碳含量和侵蚀区土壤有机碳含量；步骤六，计算点型工程措施拦蓄泥沙固碳量：采用公式(1)～(5)进行计算：C
点
＝C
点已
+C
点未
ꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)C
点未
＝Q
潜力
G
侵蚀
/1000
ꢀꢀꢀꢀ
(4)Q
潜力
＝(Q
最大
‑
Q
已
)+Q
最大
α
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式中：C
点
为点型工程措施拦蓄泥沙固碳量，单位为t；C
点已
为点型工程措施已淤积泥沙固碳量，单位为t；C
点未
为点型工程措施未来固碳潜力，单位为t；Q
i
为淤积泥沙第i层淤积量，单位为t；G
i
为淤积泥沙第i层有机碳含量，单位为kg/t；Q
已
为点型工程措施已拦蓄泥沙量，单位为t；Q
潜力
为点型工程泥沙拦蓄总潜力，单位为t；G
侵蚀
为点型工程措施侵蚀区土壤有机碳含量，单位为kg/t；Q
最大
为点型工程措施的最大库容，单位为t；α为点型工程达到最大库容后可发挥的其他减蚀作用的系数，取值范围0～1，无单位；n为淤积泥沙总层数，无单位；步骤七，计算工程措施使用年Y；步骤八，测定面型工程措施内部区域表层土壤有机碳含量G
面内
；步骤九，测量面型工程措施的管控区域面积A
面
；步骤十，分别建立无面型工程措施和有面型工程措施径流小区并测定小区年总产沙量；无面型工程措施径流小区年总产沙量除以小区面积，得到无面型工程措施的土壤侵蚀模数X0；有面型工程措施径流小区年总产沙量除以小区面积，得到有面型工程措施的土壤侵蚀模数X；步骤十一，测量输沙量，计算泥沙输移比SDR；步骤十二，计算面型工程措施拦蓄泥沙固碳量，采用公式(6)
‑
(8)进行计算：C
面
＝Q
面
G
面内
Y/1000
ꢀꢀꢀꢀ
(6)Q
面
＝A
面
(X0‑
X)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)X＝X0E
ꢀꢀꢀꢀ
(8)式中：C
面
为面型工程措施拦蓄泥沙固碳量，单位为t；Q
面
为面型工程措施区年土壤侵蚀
减沙/固沙量，单位为t/a；G
面内
为面型工程措施内部区域表层土壤有机碳含量，单位为kg/t；Y为工程措施使用年，单位为a；A
面
为面型工程措施的管控区域面积，单位为km2；X0为无面型工程措施的土壤侵蚀模数，单位为t/(km2·
a)；X为有面型工程措施的土壤侵蚀模数，单位为t/(km2·
a)；E为工程措施因子；步骤十三，在面型工程措施控制区测定侵蚀区土壤有机碳含量G
控侵
和淤积区泥沙有机碳含量G
淤积
；步骤十四，计算区域内工程措施总固碳量：不考虑泥沙输移比时采用公式(9)进行计算：C＝C
面
+C
点
ꢀꢀꢀꢀ
(9)考虑泥沙输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰，王友胜，解刚，曹文洪，张晓明，王昭艳，张永娥，李永福，辛艳，郭米山，杨志，殷小琳，成晨，赵阳，张磊，赵慧明，任正龑，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：