[发明专利]一种喀斯特地区岩石风化成土速率计算的方法

权利要求书

1.一种喀斯特地区岩石风化成土速率计算的方法，它包括：

步骤1、采集数据及数据预处理；采集包含日降水量数据、日地表最高及最低温度、月总蒸散发数据、土壤质地与有机质含量、数字高程模型、归一化植被指数、土地利用类型以及岩性数据、碳酸盐岩溶蚀速率、酸不溶物含量百分比、碳酸盐岩含量百分比、碳酸盐岩密度和非碳酸盐岩成土速率；

步骤2、土壤侵蚀模数的计算：基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE模型)，通过对各因子的计算，得到喀斯特地区的理论侵蚀模数；

步骤3、碳酸盐岩最大溶蚀速率的计算：基于气象水文及地球化学时空数据集，利用碳酸盐岩热力学溶蚀模型，计算碳酸盐岩最大溶蚀速率；

步骤4、喀斯特地区岩石风化成土速率计算：利用碳酸盐岩最大溶蚀速率、酸不溶物含量百分比、碳酸盐岩含量百分比、碳酸盐岩密度和非碳酸盐岩成土速率，计算喀斯特不同岩层组合类型的岩石风化成土速率。

2.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区岩石风化成土速率计算的方法，其特征在于：它还包括：

步骤5、土壤侵蚀模数检验：将步骤2的结果与步骤4的结果相减，得到一个包含0及正负值的图层，大于0的部分表示该区域理论土壤侵蚀量大于其实际成土量；小于等于0的部分表示该区域理论土壤侵蚀量小于等于实际成土量；

步骤6、土壤侵蚀模数校正：利用岩石风化成土速率图层对步骤5中大于0的部分进行土壤侵蚀模数校正。

3.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区岩石风化成土速率计算的方法，其特征在于：步骤2所述土壤侵蚀模数的计算公式为：A＝R×K×L×S×C×P，其中A为土壤侵蚀模数、R为降雨侵蚀力因子、K为土壤可蚀性因子、L为坡长因子、S为坡度因子、C为地表植被覆盖与管理因子、P为土壤保持措施因子。

4.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区岩石风化成土速率计算的方法，其特征在于：步骤3所述碳酸盐岩最大溶蚀速率的计算方法为：

步骤3.1、建立碳酸盐岩溶蚀平衡反应式：

步骤3.2、构建碳酸盐岩热力学溶蚀模型：

式中：D_max为在该平衡反应下碳酸盐岩最大的溶蚀速率,P,E分别为降雨及蒸散发总量，K_s为方解石溶度积常数，K₁为CO₂水化并离解为HCO₃^-的平衡常数，K₀为CO₂溶于水的平衡常数，K₂为CO₃^2-形成的平衡常数，为溶液中Ca²⁺的活度系数，pCO₂为土壤或含水层中CO₂的分压；

所述的K_i因子的计算公式为：

log(K_s)＝-171.91-0.078T_k+2839.32/T_k+71.59log(T_k)

K₀＝1.7×10^-4/K₁

式中：T_k为开尔文温度；

所述的Ca²⁺离子活度系数因子的计算公式为：

式中：A和B取决于摄氏温度T(℃),a_i为离子半径(Ca²⁺半径为),Zi为离子电荷数，I为离子强度；

所述的A和B因子的计算公式为：

A＝0.4883+8.074×10^-4T

B＝0.3241+1.6×10^-4T

所述的I因子的计算公式为:

式中：C_i为离子浓度(mol/L)；

所述的pCO₂因子的计算公式为:

log(pCO₂)＝-3.47+2.09×(1-e^-0.00172E)。