作者:王昊昊 付智勇 来源:中国科学报 发布时间:2023/9/1 11:57:02
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亚热带所新技术可有效缓解喀斯特区经果林干旱缺水问题 被水利部列为水利先进实用技术重点推广

 

近日,中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站完成的一项喀斯特关键带多界面径流高效利用成果“喀斯特坡地陡崖-裸岩-土岩界面-硬化路多途径产流水联合集蓄技术”,入选水利部“2023年度水利先进实用技术重点推广指导目录”。

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喀斯特坡地陡崖-裸岩-土岩界面-硬化路多途径产流水联合集蓄技术原理图。


该成果由亚热带生态所研究员陈洪松指导,由环江站副研究员付智勇等完成。

西南喀斯特区虽降水丰沛,但土层浅薄、岩石渗漏性强,地表存不住水,地下水深埋,工程性缺水与岩溶干旱问题突出。该成果从地球关键带及山坡水文学的视角,系统揭示降雨过程中喀斯特山坡主要水文路径及其产流机制,是研发适用于该区特殊地质背景的水资源高效利用模式、创建高精度水文预测模型的前提。

2015年以来,环江站生态水文团队运用模拟降雨、物探、水稳定同位素等技术,证实了陡崖、裸岩、土岩接触面、表层岩溶带-基岩界面、硬化路及边坡等部位是整个喀斯特山坡近地表产流的关键热区,降雨产流潜力大;他们进而系统揭示了土壤-表层岩溶带多界面产流的触发机制,即土-气界面产流为超渗-蓄满,土-岩界面产流为填充-溢出机制,建立了喀斯特坡地多界面产流概念模型。基于以上机理认识,环江站研发了适合喀斯特关键带不同界面的产流水集蓄技术,形成了“喀斯特坡地陡崖-裸岩-土岩界面-硬化路多途径产流水联合集蓄技术”。

集中供水、地下水、岩溶泉等无法解决地块或居民点分散、地形崎岖、地下水深埋的喀斯特山区的生产生活用水问题。传统集雨工程无法在高异质、高渗漏喀斯特坡地有效集蓄地表径流,该技术在全坡面上最大程度集蓄陡崖、裸岩、土岩界面、硬质路及边坡等多界面降雨径流,水资源集蓄方式多样且互为补充、年内分配更均衡,可提高雨水利用率80%以上。同时,该技术不受地形限制,水源点相对位置高,田间地头就地集水-输水-用水,避免提水和长距离引水,空间布置更灵活,集水、用水成本更低。

该成果能解决哪些具体问题及现实需求?据介绍,在全坡面尺度上,应用多界面产流水高效集蓄技术,显著增加了雨水蓄集率,破解了喀斯特山坡径流集蓄效率低的难题。经果林产业是西南喀斯特山区实现乡村振兴的主攻方向。然而,在岩溶地质背景制约下,无集中供水设施的分散型经果林普遍面临用水短缺、产量品质不稳定的问题。“喀斯特坡地陡崖-裸岩-土岩界面-硬化路多途径产流水联合集蓄技术”在径流集蓄效率、灌溉用水满足概率、复杂地形适应性、施工及维护成本等方面体现出明显优势,其为解决该区经果林面临的旱季干旱缺水问题,巩固产业扶贫成果,确保产业可持续和农民稳步增收,提供了可选方案。

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喀斯特坡地多途径产流水联合集蓄技术示范点-全貌-广西环江县木连屯。 

 
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