[發明專利]農田風蝕量預測模型及風蝕量預測方法

有效

• 申請號: 201610617359.2
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106228021B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 王仁德;李慶;常春平;郭中領;肖登攀;劉超
• 申請（專利權）人: 河北省科學院地理科學研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 胡澎

1.一種農田風蝕量預測方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)建立風洞條件下的農田風蝕標準基礎模型Q_wt＝a₁·exp(b₁·U_wt)，以該模型為基礎，對其風速和尺度進行修訂，獲得大田條件下的農田風蝕標準基礎模型

模型Q_wt＝a₁·exp(b₁·U_wt)中：Q_wt為風洞條件下翻耕耙平地的土壤風蝕模數，單位：g/(m²·hr.)；U_wt為風洞條件下的起沙風速，單位：m/s；a₁為風洞條件下翻耕耙平地的風蝕強度與風速關系函數的系數；b₁為表征風洞條件下翻耕耙平地的風蝕強度隨風速變化快慢的常數項；

模型中：C為尺度修訂系數,尺度修訂系數的含義為大田條件下土壤風蝕模數與風洞條件下土壤風蝕模數之比；k為氣象站10m高度起沙風速與風洞條件50cm高度起沙風速之間進行換算時的風速修訂系數；U為氣象站10m觀測高度的起沙風速，單位為m/s；

(2)對同一地區不同地類表面的輸沙強度和地表粗糙度進行觀測，根據觀測結果建立大田條件下地表粗糙度與輸沙強度關系公式，即第一標準基礎模型：

其中，a₂為大田條件下輸沙強度與地表粗糙度關系函數系數，b₂為表征輸沙強度隨地表粗糙度變化快慢的常數項，z₀為翻耕耙平地的地表粗糙度，S_dt¹為大田條件下翻耕耙平地的農田土壤輸沙強度，單位為g·m^-1·hr.^-1；

然后計算待觀測農田的地表粗糙度條件下的農田輸沙強度與S_dt¹的比值R，則

其中，為待觀測農田的輸沙強度，z₀′為待觀測農田的地表粗糙度；

(3)對同一地區內不同土壤質地的翻耕耙平地的易風蝕物含量和農田風蝕量進行觀測，根據觀測結果建立大田條件下的農田土壤風蝕量與土壤中易風蝕物含量關系公式，即第二標準基礎模型：

F_dt＝a₃·ef-b₃，

其中，ef為大田條件下的農田風蝕標準基礎模型所處翻耕耙平地中易風蝕物含量，a₃和b₃分別為土壤中易風蝕物含量與土壤風蝕量關系公式中易風蝕物含量的系數和常數項，F_dt為大田條件下的農田土壤風蝕量，單位為g·m^-2；

然后計算待觀測農田翻耕耙平地土壤易風蝕物含量條件下的農田土壤風蝕量與F_dt的 比值E，則

其中，F′_dt為待觀測農田的土壤風蝕量，ef′為待觀測農田的土壤中易風蝕物含量；

(4)對同一地點的土壤含水率與輸沙強度進行觀測，根據觀測結果建立大田條件下農田輸沙強度與表層土壤含水率的關系公式，即第三標準基礎模型：

其中，a₄和b₄分別為土壤含水率與輸沙強度關系公式中土壤含水率的系數和常數項，S_dt²為大田條件下的農田土壤輸沙強度，單位為g·m^-1·hr.^-1；wf為大田條件下的農田風蝕標準基礎模型所處翻耕耙平地的表層土壤含水率，單位為％；

然后計算待觀測農田翻耕耙平地土壤含水率條件下輸沙強度與S_dt²的比值W，則

其中，wf′為待觀測農田的土壤含水率，單位為％，為待觀測農田土壤輸沙強度；

(5)同時將步驟(2)所得R、步驟(3)所得E、步驟(4)所得W均以乘的關系代入模型中，建立得到固定起沙風速條件下的農田風蝕量預測模型：Q_dt＝a₁·C·R·E·W·exp(b₁·k·U)；或，

進一步將次風蝕事件、風蝕期或風蝕季不同等級風速下的累計時間代入模型Q_dt＝a₁·C·R·E·W·exp(b₁·k·U)中，建立次風蝕事件、風蝕期或風蝕季的農田風蝕量預測模型：Q_dt′＝10^-2·a₁·C·R·E·W·∑_j＝1[T_j·exp(b₁·k·U_j)]；

(6)然后對待測農田區的地表粗糙度z₀′、土壤易風蝕物含量ef′及土壤含水率wf′進行觀測或檢測，所得觀測或檢測結果代入步驟(5)所得模型Q_dt＝a₁·C·R·E·W·exp(b₁·k·U)中，計算出某一起沙風速條件下待測農田區的農田風蝕量；或，

對待測農田區的不同等級風速U_j及其累計時間T_j、地表粗糙度z₀′、土壤易風蝕物含量ef′及土壤含水率wf′進行觀測或檢測，所得觀測或檢測結果代入步驟(5)所得模型Q_dt′＝10^-2·a₁·C·R·E·W·∑_j＝1[T_j·exp(b₁·k·U_j)]中，計算出待測農田區的次農田風蝕量。