本發(fā)明涉及騰發(fā)覆蓋層水均衡動(dòng)態(tài)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種通過植物耗散調(diào)節(jié)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝的覆蓋層結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
：盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)了生活垃圾焚燒、垃圾回收及循環(huán)利用等新的垃圾處理方式，但是即使在經(jīng)濟(jì)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，垃圾填埋處理作為垃圾最終處理手段一直占有重要的地位。垃圾填埋處理具有操作設(shè)備簡(jiǎn)單、建設(shè)和運(yùn)行成本相對(duì)較低、適應(yīng)性和靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期仍將是我國(guó)垃圾最終處理的主要方式。而垃圾填埋場(chǎng)滲瀝水污染則對(duì)城市及周邊地下水構(gòu)成了嚴(yán)重的隱患。垃圾填埋場(chǎng)的滲瀝液由降水滲透、地下水侵入以及垃圾本身所含的水分形成，其中降水入滲是滲瀝液的主要來源。傳統(tǒng)的屏障型垃圾填埋場(chǎng)覆蓋層采用壓實(shí)粘土層、土工膜或者壓實(shí)粘土與土工膜相結(jié)合作為阻止降水滲入垃圾填埋體的屏障，其滲瀝控制理念是強(qiáng)調(diào)防滲。但是國(guó)內(nèi)外大量垃圾填埋場(chǎng)工程實(shí)踐表明，現(xiàn)有的屏障型垃圾填埋場(chǎng)覆蓋不僅造價(jià)高，而且并不能確保防止降水滲入，隨著運(yùn)用時(shí)間的推移，幾乎沒有覆蓋層是不透水的。國(guó)外最新的滲瀝控制理念將垃圾填埋場(chǎng)的覆蓋土壤作為動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水庫，水分通過覆蓋層土壤蒸發(fā)和植物蒸騰到大氣的效果相當(dāng)于水庫排水，合理選定覆蓋層的土質(zhì)、厚度和適宜的植物，充分利用覆蓋系統(tǒng)對(duì)水分的調(diào)蓄和騰發(fā)耗散功能，將能夠最大限度降低滲瀝液排放量，達(dá)到控制污染的目的。這個(gè)新理念的實(shí)質(zhì)是依靠蒸發(fā)蒸騰(et)覆蓋的自然生態(tài)功能，從以往對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液進(jìn)行被動(dòng)的“后處理”改變?yōu)閺脑搭^處遏制滲瀝液產(chǎn)生的“前處理”。由于覆蓋層與垃圾層之間的接觸面邊界的水動(dòng)力學(xué)過程缺少系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，也不清楚當(dāng)氣象和邊界條件變化時(shí)，覆蓋層土壤水庫實(shí)際庫容與理論庫容之間的關(guān)系以及動(dòng)態(tài)過程，系統(tǒng)完整的騰發(fā)覆蓋層水均衡動(dòng)態(tài)和騰發(fā)覆蓋層結(jié)構(gòu)測(cè)試方法還沒有建立起來，無法為解決騰發(fā)覆蓋問題提供科學(xué)支持，嚴(yán)重的影響了垃圾填埋場(chǎng)騰發(fā)覆蓋層的設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法的制定。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的是提供一種通過植物耗散調(diào)節(jié)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝的覆蓋層結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，該方法通過分析不同結(jié)構(gòu)的覆蓋層的水均衡過程，確定最優(yōu)的覆蓋層結(jié)構(gòu)組合，從而有效控制透過覆蓋層進(jìn)入垃圾層的滲瀝水量。本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：通過植物耗散調(diào)節(jié)垃圾填埋場(chǎng)滲瀝的覆蓋層結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，包括：s1試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)，本步驟進(jìn)一步包括：1.1設(shè)計(jì)不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)；1.2根據(jù)設(shè)計(jì)的覆蓋層結(jié)構(gòu)裝填植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)；1.3裝填對(duì)比試驗(yàn)區(qū)，所述的對(duì)比試驗(yàn)區(qū)中覆蓋層無種植植物；1.4試驗(yàn)區(qū)布設(shè)測(cè)定儀器，所述的試驗(yàn)區(qū)包括植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)；具體為：開闊區(qū)域布置翻斗式雨量計(jì)，用來實(shí)時(shí)測(cè)定降雨量；各試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層埋設(shè)有tdr時(shí)域反射傳感器和土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器，分別用來測(cè)定覆蓋層的土壤含水率和土壤基質(zhì)勢(shì)；tdr時(shí)域反射傳感器、土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器均與數(shù)據(jù)采集器信號(hào)連接；各試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層側(cè)向布置地表徑流收集及計(jì)量裝置，用來測(cè)定降雨在覆蓋層所產(chǎn)生的地表徑流量；各試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層和垃圾層的交界面布置滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置，用來測(cè)定滲瀝通量；各試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層中布設(shè)小型蒸滲儀，用來測(cè)定覆蓋層的上邊界水流通量；各試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層表面布設(shè)圓盤式滲透儀，用來測(cè)定土壤非飽和水力傳導(dǎo)度；s2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集，本步驟進(jìn)一步包括：2.1以年為周期，逐日或逐小時(shí)采集覆蓋層的水均衡要素?cái)?shù)據(jù)，包括降雨量、地表徑流量、土壤水庫庫容、騰發(fā)量和滲瀝通量；其中：土壤水庫庫容根據(jù)土壤含水率確定，具體為：根據(jù)土壤理論最大含水率計(jì)算土壤理論最大保持水量，根據(jù)土壤實(shí)測(cè)含水率計(jì)算土壤現(xiàn)狀水量，土壤理論最大保持水量和土壤現(xiàn)狀水量之差即土壤水庫庫容；騰發(fā)量根據(jù)覆蓋層的上邊界水流通量確定，具體為：覆蓋層當(dāng)日和前一日的上邊界水流通量的差值，即騰發(fā)量；2.2采集覆蓋層的物理和水動(dòng)力參數(shù)，包括覆蓋層土壤的水分特征曲線和非飽和水力傳導(dǎo)度曲線；其中，水分特征曲線為se＝[1+(αh)n]-m，非飽和水力傳導(dǎo)度曲線為se表示水分飽和度，se＝(θ-θr)/(θs-θr)，θ表示土壤含水率，θs和θr分別表示土壤的飽和含水率和殘余含水率；α表示土壤進(jìn)氣時(shí)負(fù)壓倒數(shù)；n、m為水分特征曲線的形狀參數(shù)，用來決定水分特征曲線的形狀，m＝1-1/n；θr、α、n、m采用hydrus2d土壤水動(dòng)力模型根據(jù)土壤粒徑和容重直接擬合獲得；h為土壤基質(zhì)勢(shì)的絕對(duì)值；kr(se)表示土壤的非飽和水力傳導(dǎo)度；b＝0.5；2.3采集覆蓋層植物的生理參數(shù)；2.4采集氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)；s3分析各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的水均衡要素動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，本步驟進(jìn)一步包括：3.1根據(jù)覆蓋層的騰發(fā)量和土壤含水量獲得各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的植被調(diào)節(jié)率，所述的植被調(diào)節(jié)率的計(jì)算為：獲得植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層的土壤含水率變化量的差值，該差值和植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的騰發(fā)量的比值即植被調(diào)節(jié)率；3.2計(jì)算各時(shí)刻滲瀝通量占降雨量的比例；3.3利用土壤基質(zhì)勢(shì)，基于達(dá)西定律計(jì)算覆蓋層土壤不同深度的通量以及通量方向，通量方向發(fā)生變化的位置即覆蓋層植物根系的最大作用深度；3.4基于水均衡要素?cái)?shù)據(jù)，獲得各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層實(shí)際形成的土壤水庫容量，實(shí)際形成的土壤水庫容量即相鄰兩次降雨過程中覆蓋層上邊界蒸散通量的最大值；上邊界蒸散通量即蓋層的土壤含水率變化量；s4根據(jù)采集的水均衡要素?cái)?shù)據(jù)以及物理和水動(dòng)力參數(shù)數(shù)據(jù)，采用hydrus2d數(shù)值模擬方法模擬各設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層的滲瀝控制效果，本步驟進(jìn)一步包括：4.1以地表為覆蓋層上邊界，以覆蓋層與垃圾層的交界面為覆蓋層下邊界，覆蓋層的上邊界和下邊界作為均衡計(jì)算區(qū)，均衡計(jì)算區(qū)四周設(shè)不透水邊界；將覆蓋層概化為上邊界為大氣邊界條件、下邊界為滲透面邊界條件的一維垂向結(jié)構(gòu)；4.2根據(jù)氣相觀測(cè)數(shù)據(jù)，基于大氣輻射和空氣動(dòng)力學(xué)，采用hydrus2d數(shù)值模擬方法模擬覆蓋層的上邊界水流通量；上邊界水流通量包括降雨入滲通量和上邊界蒸散通量，根據(jù)上邊界水流通量和降雨入滲通量獲得上邊界蒸散通量的模擬值，以上邊界蒸散通量作為土壤水庫的調(diào)節(jié)項(xiàng)；降雨入滲通量通為降雨量與地表徑流量之差，降雨量與地表徑流量為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；4.3以實(shí)測(cè)降雨量作為覆蓋層上邊界的入滲量，根據(jù)設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層所選土壤，采用hydrus2d土壤水動(dòng)力模型根據(jù)設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層所選土壤的粒徑和容重?cái)M合土壤層參數(shù)；根據(jù)覆蓋層上邊界的入滲量的土壤參數(shù)，采用hydrus2d數(shù)值模擬方法模擬覆蓋層土壤的水動(dòng)力學(xué)過程，獲得覆蓋層下邊界的滲瀝通量模擬值，即覆蓋層的滲瀝控制效果；s5分析各設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層的滲瀝控制效果，通過比較確定最優(yōu)覆蓋層結(jié)構(gòu)。子步驟1.1具體為：以覆蓋層的土壤質(zhì)地、植物種類、厚度和土壤水力特性調(diào)控為覆蓋層的結(jié)構(gòu)要素，其中，覆蓋層設(shè)于地表和垃圾層之間，覆蓋層從上往下依次包括松散層、壓實(shí)層，覆蓋層的厚度包括松散層的厚度和壓實(shí)層的厚度；覆蓋層的土壤水力特性調(diào)控包括覆蓋層中是否添加保水劑以及保水劑的添加量；通過改變各結(jié)構(gòu)要素來設(shè)計(jì)不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)。子步驟1.2具體為：根據(jù)設(shè)計(jì)的各覆蓋層結(jié)構(gòu)，在各試驗(yàn)區(qū)分別進(jìn)行1：1的覆蓋層裝填，試驗(yàn)區(qū)的垃圾層按實(shí)際垃圾填埋場(chǎng)測(cè)定的垃圾容量和有效孔隙率采用模擬材料裝填；壓實(shí)層下表面設(shè)置粗砂排水層，同時(shí)垃圾層下表面設(shè)置粗砂反濾層。進(jìn)一步的，tdr時(shí)域反射傳感器采用tdr100型號(hào)的tdr時(shí)域反射傳感器。進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)采集器采用cr1000數(shù)據(jù)采集器。進(jìn)一步的，地表徑流收集及計(jì)量裝置包括多孔截留管和翻斗式水量計(jì)，多孔截留管垂直設(shè)置于覆蓋層側(cè)，翻斗式水量計(jì)設(shè)于多孔截留管下方，降雨在覆蓋層上所產(chǎn)生的地表徑流全部流入多孔截留管，從多孔截留管的底端流入翻斗式水量計(jì)的翻斗內(nèi)，通過記錄翻斗的翻轉(zhuǎn)時(shí)間和翻轉(zhuǎn)次數(shù)，測(cè)定地表徑流量。進(jìn)一步的，滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置包括布設(shè)于覆蓋層和垃圾層交界處的若干漏斗截留面和翻斗式水量計(jì)，漏斗截留面中水流通過管道引入翻斗式水量計(jì)的翻斗內(nèi)，通過記錄翻斗的翻轉(zhuǎn)時(shí)間和翻轉(zhuǎn)次數(shù)，測(cè)定滲瀝量。進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括以①典型年降雨過程的單次最大降雨以及連續(xù)最不利降雨下的控制滲瀝通量小于降雨量5％；以及②覆蓋層的植被調(diào)節(jié)率大于0.6作為控制指標(biāo)，判斷各設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層是否滿足滲瀝控制要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)通過裝填不同結(jié)構(gòu)的植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)，并對(duì)植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行騰發(fā)覆蓋試驗(yàn)，比較不同試驗(yàn)區(qū)的水均衡動(dòng)態(tài)和滲瀝水控制效果；(2)綜合考慮各種因素，確定覆蓋層結(jié)構(gòu)要素，達(dá)到控制滲瀝水的目的；(3)比較植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)的水流通量過程。(4)采用數(shù)值模擬方法對(duì)不同設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層的滲瀝控制效果進(jìn)行分析；(5)將垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液進(jìn)行被動(dòng)的“后處理”改變?yōu)閺脑搭^處遏制滲瀝液產(chǎn)生的“前處理”，為騰發(fā)覆蓋層的科學(xué)研究和設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。具體實(shí)施方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的具體流程見圖1，包括步驟：一、試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)裝填試驗(yàn)區(qū)，對(duì)設(shè)定的典型騰發(fā)覆蓋層(后文將“騰發(fā)覆蓋層”簡(jiǎn)記為“覆蓋層”)的水均衡動(dòng)態(tài)和覆蓋層結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)。覆蓋層在于通過一定厚度土壤形成具有一定蓄水能力的“土壤水庫”，能夠容納降雨入滲進(jìn)入土壤層的水分，并利用植物組合，在兩次降雨之間騰空土壤水庫所蓄水分，以容滯降雨。本發(fā)明的目的是通過分析覆蓋層水均衡過程，確定最優(yōu)的覆蓋層結(jié)構(gòu)，從而可有效控制透過覆蓋層進(jìn)入垃圾層的滲瀝水量。覆蓋層設(shè)于地表和垃圾層之間，其結(jié)構(gòu)從上往下依次包括松散層、壓實(shí)層，即松散層設(shè)于地表和壓實(shí)層之間，壓實(shí)層設(shè)于松散層和垃圾層之間。其中，松散層有利于植物生長(zhǎng)，壓實(shí)層用來降低降雨入滲水在覆蓋層中的流速。在壓實(shí)層下表面(即與垃圾層接觸的表面)可設(shè)置粗砂排水層，在垃圾層下表面(即與土壤的接觸面)可設(shè)置粗砂反濾層，這樣，利用粗砂在非飽和條件下導(dǎo)水率小的特點(diǎn)，避免蒸發(fā)條件下形成垃圾層與覆蓋層之間的水力條件后，垃圾層中的污染物進(jìn)入土壤。本發(fā)明覆蓋層的結(jié)構(gòu)要素包括：(1)覆蓋層的土壤質(zhì)地，包括用于降低土壤中水流速度的粉質(zhì)壤土(即壓實(shí)層)和有利于植物耗散水分的壤土(即松散層)；(2)覆蓋層種植的植物種類，主要包括c3類植物和c4類植物；(3)覆蓋層的厚度，包括松散層和壓實(shí)層的厚度；(4)覆蓋層土壤水力特性調(diào)控，包括覆蓋層的土壤中是否添加保水劑，以及保水劑的添加量，添加保水劑可增大土壤實(shí)際庫容。本發(fā)明通過改變覆蓋層的各結(jié)構(gòu)要素，即通過改變土壤質(zhì)地、植物種類、覆蓋層厚度和土壤水力特性調(diào)控來設(shè)計(jì)不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例設(shè)計(jì)了6種不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)，見表1。根據(jù)所設(shè)計(jì)的6種覆蓋層結(jié)構(gòu)裝填試驗(yàn)區(qū)，所裝填的試驗(yàn)區(qū)分別記為plot1、plot2、plot3、plot4、plot5、plot6。plot1試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層結(jié)構(gòu)無植物種植，記為對(duì)比試驗(yàn)區(qū)，其他試驗(yàn)區(qū)記為植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)，其中，松散層厚度為20cm，壓實(shí)層厚度為40cm。plot2試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層結(jié)構(gòu)中，松散層厚度為40cm，壓實(shí)層厚度為40cm。plot6試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層結(jié)構(gòu)中，保水劑的使用量為1/1000干土。表1實(shí)施例中6種不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)試驗(yàn)區(qū)編號(hào)厚度植物種類土壤質(zhì)地土壤水力特性調(diào)控plot160cm無植物種植粉質(zhì)壤土+壤土不施用保水劑plot280cmc3類和c4類混合粉質(zhì)壤土+壤土不施用保水劑plot380cmc3類粉質(zhì)壤土+壤土不施用保水劑plot460cmc3類粉質(zhì)壤土+壤土不施用保水劑plot560cmc4類粉質(zhì)壤土+壤土不施用保水劑plot680cmc4類粉質(zhì)壤土+壤土施用保水劑本發(fā)明通過比較不同覆蓋層結(jié)構(gòu)的水均衡動(dòng)態(tài)和滲瀝水控制效果，來確定最優(yōu)的覆蓋層結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)的覆蓋層結(jié)構(gòu)，在各試驗(yàn)區(qū)分別進(jìn)行1:1的覆蓋層裝填，垃圾層按實(shí)際垃圾填埋場(chǎng)測(cè)定的垃圾容重以及有效孔隙率采用模擬材料裝填。裝填時(shí)，壓實(shí)層下表面設(shè)置粗砂排水層，同時(shí)垃圾層下表面設(shè)置粗砂反濾層。各試驗(yàn)區(qū)布置測(cè)定儀器，具體為：覆蓋層埋設(shè)tdr時(shí)域反射傳感器和tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器，tdr時(shí)域反射傳感器、tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器均與數(shù)據(jù)采集器連接，tdr時(shí)域反射傳感器和tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器按預(yù)設(shè)時(shí)間步長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)定覆蓋層的土壤含水率和土壤基質(zhì)勢(shì)。本實(shí)施例中時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)為10min。tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器可采用負(fù)壓傳感器替換。翻斗式雨量計(jì)布置于開闊的區(qū)域，用來實(shí)時(shí)測(cè)定降雨量，翻斗式雨量計(jì)布置于開闊區(qū)域以避免遮擋影響測(cè)定降雨。覆蓋層側(cè)向布置地表徑流收集及計(jì)量裝置，地表徑流收集及計(jì)量裝置用來收集并測(cè)定降雨所產(chǎn)生的地表徑流量，降雨量與地表徑流量之差即降雨入滲通量。本發(fā)明所采用的地表徑流收集及計(jì)量裝置包括多孔截留管和翻斗式水量計(jì)，多孔截留管垂直設(shè)置于覆蓋層側(cè)，翻斗式水量計(jì)設(shè)于多孔截留管下方，降雨在覆蓋層上所產(chǎn)生的地表徑流全部流入多孔截留管，從多孔截留管的底端流入翻斗式水量計(jì)的翻斗內(nèi)，通過記錄翻斗的翻轉(zhuǎn)時(shí)間和翻轉(zhuǎn)次數(shù)，測(cè)定地表徑流量。覆蓋層和垃圾層的交界處布置滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置，滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置用來收集滲瀝液并測(cè)定滲瀝量，滲瀝量即滲瀝通量，根據(jù)滲瀝通量獲得試驗(yàn)區(qū)的滲瀝通量過程。滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置包括布設(shè)于覆蓋層和垃圾層交界處的若干漏斗狀截留面和翻斗式水量計(jì)，漏斗狀截留面中水流通過管道引入翻斗式水量計(jì)的翻斗內(nèi)，通過記錄翻斗的翻轉(zhuǎn)時(shí)間和翻轉(zhuǎn)次數(shù)，測(cè)定滲瀝量。漏斗狀截留面為正方形，采用碎石和粗砂作為反濾層，避免土壤進(jìn)入漏斗截留面導(dǎo)致堵塞。覆蓋層中還布設(shè)小型蒸滲儀，用來通過稱重測(cè)定覆蓋層的上邊界水流通量，當(dāng)日和前一日的上邊界均水流通量之差即騰發(fā)量，騰發(fā)量用來描述植物對(duì)覆蓋層土壤庫容的調(diào)節(jié)能力。本實(shí)施例中，tdr時(shí)域反射傳感器采用tdr100型號(hào)的tdr時(shí)域反射傳感器，數(shù)據(jù)采集器采用cr1000數(shù)據(jù)采集器。二、采集基本數(shù)據(jù)需采集的基本數(shù)據(jù)主要包括：(1)覆蓋層的水均衡要素?cái)?shù)據(jù)：所述的水均衡要素?cái)?shù)據(jù)包括降雨量、地表徑流量、土壤水庫庫容、騰發(fā)量和滲瀝通量，騰發(fā)量用來表征植物對(duì)土壤水庫庫容的調(diào)節(jié)能力。具體實(shí)施時(shí)，以年為周期，逐日或逐小時(shí)測(cè)定水均衡要素?cái)?shù)據(jù)。土壤水庫庫容根據(jù)監(jiān)測(cè)的土壤含水率確定，根據(jù)土壤理論最大含水率計(jì)算土壤理論最大保持水量，根據(jù)土壤實(shí)測(cè)含水率計(jì)算土壤現(xiàn)狀水量，土壤理論最大保持水量和土壤現(xiàn)狀水量之差即土壤水庫庫容。(2)覆蓋層的物理和水動(dòng)力參數(shù)：物理和水動(dòng)力參數(shù)為根據(jù)土壤含水率和土壤基質(zhì)勢(shì)確定的覆蓋層土壤的水分特征曲線和非飽和水力傳導(dǎo)度曲線，土壤含水率和土壤基質(zhì)勢(shì)分別采用tdr時(shí)域反射傳感器和tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器測(cè)定，覆蓋層土壤的非飽和水力傳導(dǎo)度采用圓盤式滲透儀，圓盤式滲透儀設(shè)于覆蓋層表面。覆蓋層土壤的水分特征曲線見式(1)：se＝[1+(αh)n]-m(1)覆蓋層土壤的非飽和水力傳導(dǎo)度函數(shù)見式(2)：式(1)～(2)中：se表示水分飽和度，se＝(θ-θr)/(θs-θr)，θ表示土壤含水率，θs和θr分別表示土壤的飽和含水率和殘余含水率；α表示土壤進(jìn)氣時(shí)負(fù)壓倒數(shù)；n、m為水分特征曲線的形狀參數(shù)，用來決定水分特征曲線的形狀，m＝1-1/n；θr、α、n、m為土壤層參數(shù)，采用hydrus2d土壤水動(dòng)力模型根據(jù)土壤的粒徑和容重?cái)M合獲得；h為土壤基質(zhì)勢(shì)的絕對(duì)值；kr(se)表示土壤的非飽和水力傳導(dǎo)度；b＝0.5。(3)覆蓋層植物的生理參數(shù)：覆蓋層植物的生理參數(shù)包括：葉面積指數(shù)、植物覆蓋率、植物根系的最大作用深度和根系密度。(4)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)：采用自動(dòng)氣象站測(cè)定日均溫度、日最大溫度、日最小溫度、輻射值、濕度和風(fēng)速。三、根據(jù)水均衡要素?cái)?shù)據(jù)分析各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的水均衡要素動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。本步驟具體為：(1)利用小型蒸滲儀可獲得各試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的騰發(fā)量，利用tdr時(shí)域反射傳感器可獲得各試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的土壤含水率，根據(jù)土壤含水率獲得各試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的土壤含水率變化量。本發(fā)明中，土壤含水率變化量表示土壤含水率隨時(shí)間的變化量，可以自行設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻，各時(shí)刻的土壤含水率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻土壤含水率的變化量即土壤含水率變化量。根據(jù)各試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的土壤含水率變化量確定各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的土壤水庫調(diào)節(jié)效率，也即覆蓋層植被調(diào)節(jié)率。植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的覆蓋層植被調(diào)節(jié)率的計(jì)算如下：獲得植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)和對(duì)比試驗(yàn)區(qū)的覆蓋層的土壤含水率變化量的差值，該差值和植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層的騰發(fā)量的比值即覆蓋層植被調(diào)節(jié)率。(2)利用滲瀝液自動(dòng)收集及計(jì)量裝置測(cè)定滲瀝通量，計(jì)算滲瀝通量占降雨量的比例。(3)通過tensiomark土壤基質(zhì)勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)覆蓋層的土壤基質(zhì)勢(shì)，利用土壤基質(zhì)勢(shì)，基于達(dá)西定律計(jì)算覆蓋層土壤不同深度的通量以及通量方向，確定覆蓋層植物根系的最大作用深度。植物吸收水分后會(huì)形成向上的通量方向，而滲瀝通量的方向向下，因此，通量方向發(fā)生變化的位置即覆蓋層植物根系的最大作用深度。(4)基于水均衡要素?cái)?shù)據(jù)，獲得各植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)覆蓋層實(shí)際形成的土壤水庫容量。蒸發(fā)條件下，覆蓋層上邊界蒸散通量即覆蓋層的土壤含水率變化量，相鄰兩次降雨過程中覆蓋層上邊界蒸散通量的最大值可認(rèn)為土壤水庫能形成的實(shí)際調(diào)節(jié)能力，即認(rèn)為覆蓋層實(shí)際形成的土壤水庫容量。本實(shí)施例中，對(duì)比試驗(yàn)區(qū)指plot1試驗(yàn)區(qū)，植物覆蓋試驗(yàn)區(qū)指plot2、plot3、plot4、plot5、plot6試驗(yàn)區(qū)。四、由于試驗(yàn)條件的限制，不可能對(duì)所有覆蓋層結(jié)構(gòu)的滲瀝控制效果進(jìn)行試驗(yàn)，因而，本發(fā)明根據(jù)采集的水均衡要素?cái)?shù)據(jù)以及物理和水動(dòng)力參數(shù)數(shù)據(jù)，采用hydrus2d數(shù)值模擬方法模擬各設(shè)計(jì)場(chǎng)景下的滲瀝控制效果。本步驟中，以地表為覆蓋層上邊界，覆蓋層與垃圾層的交界面為覆蓋層下邊界，覆蓋層上邊界和下邊界間為水均衡計(jì)算區(qū)，水均衡計(jì)算區(qū)四周設(shè)不透水邊界。將覆蓋層概化為上邊界為大氣邊界條件、下邊界為滲透面邊界條件的一維垂向結(jié)構(gòu)，上邊界條件隨時(shí)間變化，且其是影像滲瀝的主要因素。根據(jù)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，模擬上邊界蒸散通量，作為土壤水庫的調(diào)節(jié)項(xiàng)。以實(shí)測(cè)降雨量為覆蓋層上邊界的入滲量，土壤層參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層所選土壤，采用hydrus2d土壤水動(dòng)力模型根據(jù)所選土壤的粒徑和容重?cái)M合獲得。采用hydrus2d數(shù)值模擬方法模擬覆蓋層土壤的水動(dòng)力學(xué)過程，獲得覆蓋層下邊界的滲瀝通量，即覆蓋層的滲瀝控制效果。根據(jù)基于通量連續(xù)原理，同時(shí)滿足如下設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)場(chǎng)景才具有良好的滲瀝控制效果：①典型年降雨過程的單次最大降雨以及連續(xù)最不利降雨下的控制滲瀝通量小于降雨量5％；②覆蓋層的植被調(diào)節(jié)率大于0.6。典型年指75％水文年。上邊界水流通量et包括降雨入滲通量和上邊界蒸散通量，上邊界水流通量et計(jì)算見公式(3)，獲得上邊界水流通量和降雨入滲通量，即可獲得上邊界蒸散通量的模擬值，降雨入滲通量即通過降雨量與地表徑流量之差，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)獲得。式(3)中：0.408(rn-g)表示外界輻射產(chǎn)生的邊界水流通量，rn表示凈輻射，即接收的外界短波輻射與向外發(fā)散的長(zhǎng)波輻射之差，其計(jì)算見公式(4)；g表示土壤熱通量，其計(jì)算見公式(6)；表示空氣動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的邊界水流通量，tk表示計(jì)算日的日均溫度，u2表示計(jì)算日的日均風(fēng)速，ea表示飽和水汽壓，ed表示計(jì)算日的實(shí)際水汽壓；δ為飽和水汽壓溫度曲線的斜率，飽和水汽壓溫度曲線可表示為es表示溫度tk下的飽和水汽壓力，將對(duì)溫度求導(dǎo)，即為斜率；γ表示水汽壓常數(shù)。凈輻射rn的計(jì)算如下：式(4)中：ra表示大氣上界的太陽輻射量，其計(jì)算見公式(5)；β表示下墊面反射系數(shù)，本發(fā)明中β取0.25；c和d表示經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，受計(jì)算地的位置和地面高程的影響，主要通過實(shí)測(cè)資料擬合確定；n表示計(jì)算地實(shí)測(cè)的日照時(shí)數(shù)；n表示計(jì)算地天文上可照時(shí)數(shù)，σ表示stafen-boltzman常數(shù)，其值為4.863×10-3j/m2.d.ok4。太陽輻射量ra的計(jì)算如下：式(5)中：io表示太陽常數(shù)；td表示一天內(nèi)的時(shí)間，即1440min；r表示日地平均距離比，r＝1+0.016sin[(0.5236t-64.854)/30]；wo表示時(shí)角，wo＝7.5n；和δ分別表示計(jì)算地的地理緯度和日赤緯，δ＝23.5sin(0.986t-78.9)；t表示從當(dāng)年1月1日起到計(jì)算日的天數(shù)。土壤熱通量g的計(jì)算如下：g＝0.38(t-t-1)(6)式(6)中：t-1表示計(jì)算日前一日的日均溫度。五、分析不同設(shè)計(jì)場(chǎng)景下覆蓋層的滲瀝通量過程，通過比較確定最優(yōu)覆蓋層結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)不同場(chǎng)景條件，模擬不同場(chǎng)景條件下覆蓋層的滲瀝通量，根據(jù)模擬結(jié)果確定最優(yōu)的覆蓋層結(jié)構(gòu)。根據(jù)試驗(yàn)可知，利用騰發(fā)覆蓋層植被耗水以達(dá)到削減下滲水是可行的，但同時(shí)也是有條件的。植被的騰發(fā)和土面棵間蒸發(fā)對(duì)土層水分的消耗是一個(gè)較緩慢的過程，如遇到持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)和強(qiáng)度較高的來水，例如降雨，由于有限的騰發(fā)覆土層所能蓄存的水量有限，要完全阻止水流向下部垃圾層的下滲是不可能的。從這個(gè)意義上講，et覆蓋技術(shù)的應(yīng)用是有條件的，因而，運(yùn)用這種技術(shù)的垃圾處理場(chǎng)的正確設(shè)計(jì)，例如覆蓋層土質(zhì)的選取、土層厚度、覆蓋植被的種類、覆蓋層水分的消耗、減少滲瀝量的估算、et覆蓋減滲效果分析等，就顯得十分重要。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12