[發明專利]各向異性畦面糙率的獲取方法及其應用

有效

• 申請號: 201580000960.0
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105723370B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 章少輝;許迪;李益農;白美健;李福祥
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 江崇玉

1.一種各向異性畦面糙率的獲取方法，包括：步驟a、預選平行于目標畦田的長度方向的第一實驗條田，以及平行于所述目標畦田的寬度方向的第二實驗條田，分別獲取所述第一實驗條田的第一地表水流推進過程數據和所述第二實驗條田的第二地表水流推進過程數據；

步驟b、根據所述第一地表水流推進過程數據和所述第二地表水流推進過程數據，利用一維水動力學畦灌模型，分別獲得第一各向同性畦面糙率和第二各向同性畦面糙率；

步驟c、將所述第一各向同性畦面糙率和所述第二各向同性畦面糙率代入各向異性畦面糙率所滿足的橢圓方程中，求解得到所述目標畦田的各向異性畦面糙率，所述各向異性畦面糙率包括平行和垂直于所述目標畦田畦面淺溝及作物種植方向上的畦面糙率分量。

2.根據權利要求1所述的獲取方法，其特征在于，所述地表水流推進過程數據包括：地表水深、沿實驗條田長度方向上的水流推進時間、沿實驗條田長度方向的垂向均布流速、沿實驗條田長度方向的單寬流量、畦面相對高程、地表水入滲率。

3.根據權利要求2所述的獲取方法，其特征在于，所述一維水動力學畦灌模型的計算公式如下所示：

其中，t為沿實驗條田長度方向上的水流推進時間，單位為s；h為地表水深，單位為m；u為沿實驗條田長度方向上的垂向均布流速，單位為m/s；q為沿實驗條田長度方向上的單寬流量，單位為m³/(s·m)；g為重力加速度，單位為m/s²；ζ為地表水位相對高程，且ζ＝地表水深+畦面相對高程，單位為m；n為各向同性畦面糙率，單位s/m^1/3；i為地表水入滲率，單位為m/s，v為沿實驗條田寬度方向上的垂向均布流速，x的坐標方向指的是沿試驗條田長度的方向。

4.根據權利要求3所述的獲取方法，其特征在于，所述橢圓方程如下所示：

其中，n_A為平行于所述目標畦田畦面淺溝及作物種植方向上的畦面糙率分量，單位為s/m^1/3；n_B為垂直于所述目標畦田畦面淺溝及作物種植方向上的畦面糙率分量，單位為s/m^1/3；

x_n為各向同性畦面糙率在x坐標方向上對應的分量；

y_n為各向同性畦面糙率在y坐標方向上對應的分量。

5.利用權利要求3-4任一項所述的方法獲取得到的各向異性畦面糙率在地面灌溉過程中的應用。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，所述應用包括：確定所述各向異性畦面糙率的模擬精度，然后將所述各向異性畦面糙率應用到二維水動力學畦灌模型中，來對目標畦田的灌溉性能進行分析與評價。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，確定所述各向異性畦面糙率的模擬精度包括：

步驟α、將各向異性畦面糙率代入所述二維水動力學畦灌模型中，獲取各向異性畦面糙率下的地表水流推進過程數據的模擬值；同時，將基于所述目標畦田的各向同性畦面糙率代入所述二維水動力學畦灌模型中，獲取各向同性畦面糙率下的地表水流推進過程數據的模擬值；

步驟β、計算所述各向異性畦面糙率下的地表水流推進過程數據的模擬值與地表水流推進過程數據的實測值之間的第一平均相對誤差；同時，計算所述各向同性畦面糙率下的地表水流推進過程數據的模擬值與所述地表水流推進過程數據的實測值之間的第二平均相對誤差；

步驟γ、根據所述第一平均相對誤差和所述第二平均相對誤差來確定所述各向異性畦面糙率的模擬精度。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述二維水動力學畦灌模型的計算公式如下所示：

其中，t為沿目標畦田長度方向上的水流推進時間，單位為s；h為所述地表水深，單位為m；u和v分別為沿x坐標方向及y坐標方向上的垂向均布流速，單位為m/s；q和p分別為沿x坐標方向及y坐標方向上的單寬流量，單位為m³/(s·m)；g為重力加速度，單位為m/s²；ζ為地表水位相對高程，且ζ＝地表水深+畦面相對高程，單位為m；n_A為平行于目標畦田畦面淺溝及作物種植方向上的畦面糙率分量，單位s/m^1/3；n_B為垂直于目標畦田1畦面淺溝及作物種植方向上的畦面糙率分量，單位s/m^1/3；i為地表水入滲率，單位為m/s；β為畦面淺溝及作物種植方向與x坐標方向之間的夾角。