【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤调查领域，尤其涉及一种场地尺度土壤优先流通道识别方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、土壤异质性通常导致地下水的运动速度比预期的要快。土壤中以快速、集中的方式形成的水流路径即为优先流。在水文学和土壤调查领域，对土壤优先流进行准确的识别和表征，对于理解水文过程、预测洪水和非点源污染具有重要意义。
3、目前，识别土壤优先流的技术主要包括以下几种方法。地面观测法：通过采集土壤含水量、土壤渗透性以及水位等数据，结合降雨事件，推断土壤优先流的存在和发展。其次，遥感技术：通过高分辨率影响能够提供大范围土壤水分信息，结合降雨时间监测，优先流会在图像上显示不同的颜色和纹理。
4、地面观测法只能覆盖有限的空间范围，工作量大，成本高；遥感技术的结果处理存在一定不确定性，且两种方法获取的均为静态数据，无法准确掌握水分的迁移情况。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种场地尺度土壤优先流通道识别方法及系统，其利用传感器和地球物理方法的相互结合，可在快速、有效、低成本的情况下，掌握土壤水分的迁移情况，为深入研究土壤优先流的形成及迁移提供了有力工具。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面提供一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，包括如下步骤：
4、基于获取的待测场地土壤
5、基于各次骤雨下土壤降雨-电导率时序曲线确定土壤电导率恢复时间、电导率峰值以及电导率均值，通过土壤电导率恢复时间和河流流量过程线计算出场地的优先流发生期间的总流量；
6、根据阵雨数据，拟合电导率均值与优先流发生期间的总流量之间的关系，结合通过电导率峰值得到的快速流流量，得到电导率阈值；
7、每次降雨前布设时移电导率测线，降雨后获取电导率剖面；
8、根据电导率阈值分析电导率剖面，得到优先流通道。
9、进一步地，所述土壤电导率恢复时间、电导率峰值以及电导率均值的确定方法为：
10、土壤电导率恢复时间，为本次降雨过程发生后电导率时序曲线上电导率开始产生变化和电导率结束变化恢复稳定的时间；
11、电导率峰值，为本次降雨过程中电导率最低点峰值；
12、电导率均值，为本次降雨电导率发生变化和结束变化的过程的电导率的平均值。
13、进一步地，所述通过土壤电导率恢复时间和河流流量过程线计算出场地的优先流发生期间的总流量，包括：
14、根据河流流量过程线，计算对应该次降雨土壤电导率恢复时间段内的流量积分，其具体计算方法为，将优先流发生期间划分为n-1个时段，每个时段的长度为δt，每个时段开始的流量值分别为q1、q2、…、qi、…qn-1，最后一个时段末尾时刻流量值为qn，则优先流发生期间的总流量计算公式为：
15、
16、其中，δt为划分的时段的长度，s；tn为优先流从发生到结束的时间，s；qi为流量过程线上各时刻流量值，m3/s。
17、进一步地，所述根据阵雨数据，拟合电导率均值与优先流发生期间的总流量之间的关系，结合通过电导率峰值得到的快速流流量，得到电导率阈值，包括：
18、根据快速流流量和慢流流量的质量平衡方程计算得到快速流流量；
19、根利用已知次降雨总流量和快速流电导率、快速流电导率、电导率峰值计算得快速流流量；
20、将快速流流量带入到土壤电导率均值和优先流发生期间的总流量之间的关系中得到电导率阈值。
21、进一步地，所述快速流流量和慢流流量的质量平衡方程为：
22、
23、式中，qdf为次降雨总流量；qff为快速流流量；qsf为慢流流量；scdf为降雨期间总流量电导率；scff为快速流电导率；scsf为慢流电导率。
24、进一步地，降雨后获取电导率剖面时，首次监测获得第一电导率剖面，降雨后再次监测，获得第二电导率剖面；雨后第二次监测与首次监测时间相隔0.5*h0；其中，h0为土壤电导率恢复时间。
25、进一步地，所述根据电导率阈值分析电导率剖面，得到优先流通道，包括：
26、根据电导率阈值分析第一电导率剖面和第二电导率剖面，得到小于阈值的电导率点，并保留不同的电导率点，设剖面第一电导率剖面中存在n个点的电导率值小于th，其坐标集为m＝{(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xi，yi)，…，(xn，yn)}，在第一电导率剖面中存在m个点的电导率值小于th，其坐标集为n＝{(p1，q1)，(p2，q2)，…，(pj，qj)，…，(pm，qm)}，则集合p＝n-n∩m为本次降雨过程下探测到的优先流通道分布坐标集合。
27、本专利技术的第二方面提供一种场地尺度土壤优先流通道识别系统，包括：
28、数据拟合模块，其用于基于获取的待测场地土壤各项时间序列数据和场地的阵雨数据，绘制各次骤雨下土壤降雨-电导率时序曲线和河流流量过程线；
29、总流量计算模块，其用于基于各次骤雨下土壤降雨-电导率时序曲线确定土壤电导率恢复时间、电导率峰值以及电导率均值，通过土壤电导率恢复时间和河流流量过程线计算出场地的优先流发生期间的总流量；
30、阈值计算模块，其用于根据阵雨数据，拟合电导率均值与优先流发生期间的总流量之间的关系，结合通过电导率峰值得到的快速流流量，得到电导率阈值；
31、优先流通道识别模块，其用于每次降雨前布设时移电导率测线，降雨后获取电导率剖面；根据电导率阈值分析电导率剖面，得到优先流通道。
32、本专利技术的第三方面提供一种计算机可读存储介质。
33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法中的步骤。
34、本专利技术的第四方面提供一种计算机设备。
35、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法中的步骤。
36、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
37、本专利技术创新性地提出了一种通过地球物理方法的电导率剖面圈定土壤优先流通道的方法，通过建立土壤电导率均值和场地的优先流发生期间的总流量之间的关系，并结合快速流流量的计算，得到了电导率阈值，实现对优先流通道的圈定，可在快速、有效、低成本的情况下，掌握土壤水分的迁移情况，为深入研究土壤优先流的形成及迁移提供了有力工具。
38、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述土壤电导率恢复时间、电导率峰值以及电导率均值的确定方法为：
3.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述通过土壤电导率恢复时间和河流流量过程线计算出场地的优先流发生期间的总流量，包括：
4.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述根据阵雨数据，拟合电导率均值与优先流发生期间的总流量之间的关系，结合通过电导率峰值得到的快速流流量，得到电导率阈值，包括：
5.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述快速流流量和慢流流量的质量平衡方程为：
6.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，降雨后获取电导率剖面时，首次监测获得第一电导率剖面，降雨后再次监测，获得第二电导率剖面；雨后第二次监测与首次监测时间相隔0.5*H0；其中，H0为土壤电导率恢复时间。
7.如权利要求
8.一种场地尺度土壤优先流通道识别系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述土壤电导率恢复时间、电导率峰值以及电导率均值的确定方法为：
3.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述通过土壤电导率恢复时间和河流流量过程线计算出场地的优先流发生期间的总流量，包括：
4.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述根据阵雨数据，拟合电导率均值与优先流发生期间的总流量之间的关系，结合通过电导率峰值得到的快速流流量，得到电导率阈值，包括：
5.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方法，其特征在于，所述快速流流量和慢流流量的质量平衡方程为：
6.如权利要求1所述的一种场地尺度土壤优先流通道识别方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈子方，苏志慧，丁波涛，王小娟，李苹，高丽娟，李鹏飞，葛文超，宋晓凤，王素华，
申请(专利权)人：山东省生态环境规划研究院，
类型：发明
国别省市：
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