[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

技術領域

本發明涉及農田風蝕研究模型及研究方法，具體的說是一種農田風蝕量預測模型及風蝕量預測方法。

背景技術

風力侵蝕是土壤侵蝕的主要類型之一。全球遭受風蝕的地區囊括全世界2/3的國家、1/4陸地面積和9億多人口。中國是世界上受風蝕危害最嚴重的國家之一，發生風蝕和受其影響的面積占國土總面積的1/2以上，其中，北方旱作農田最為嚴重。為了準確評價風蝕的危害，進而有效防治農田的風力侵蝕，國內外學者開發出多種風蝕模型用于農田風蝕的測定和預報。國外風蝕預報研究開展較早，20世紀60年代以來，以美國為代表的發達國家已先后開發出若干風力侵蝕預報模型，包括WEQ、RWEQ、TEAM、WEAM、WEPS等。這些模型既有經驗模型，也有理論模型，經驗模型往往受建模區域的限制很大，在模型構建區域應用效果較好，推廣應用則存在很大的局限性；理論模型一般都是簡化了的推導模型，考慮的因子不全面，邊界難以確定，缺乏實驗和實地觀測的驗證，同樣存在應用上的局限性。我國的風蝕預報研究起步較晚，直到20世紀末，才有學者在風蝕模型研究方面做出探索，并取得一定的進展，但由于中國土壤風蝕的特殊性、自然環境的復雜性及人為活動影響的深刻性，加之基礎數據零散、協作研究不夠等原因，無論是在改造國外已有模型，還是建立自己的風蝕模型方面，進展都比較緩慢，至今仍缺少一種被廣泛認可，普遍適用于中國自然條件的農田風蝕模型，這是長期困擾風蝕學者的一大難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種農田風蝕量預測模型，并提供農田風蝕量預測模型的建立方法，以解決目前缺少適用于中國北方自然環境，包含各種風蝕因子農田風蝕模型的問題。

本發明的目的是這樣實現的：

一種固定起沙風速條件下的農田風蝕量預測模型，其表達式為：

Q_dt＝a₁·C·R·E·W·exp(b₁·k·U)

式中：

Q_dt為大田條件下農田土壤的風蝕強度，單位為g·m^-2·hr.^-1；

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；

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；

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；

R為隨地表粗糙度變化的風蝕強度與第一標準值的比值，所述第一標準值為第一標準基礎模型所處翻耕耙平地的地表粗糙度條件下的輸沙強度值；

E為隨土壤中易風蝕物含量變化的風蝕量與第二標準值的比值，所述第二標準值為第二標準基礎模型所處翻耕耙平地的易風蝕物的含量條件下的農田風蝕量；

W為隨土壤中隨土壤含水率變化的風蝕量與第三標準值的比值，所述第三標準值為第三標準基礎模型所處翻耕耙平地的土壤含水率條件下的輸沙強度值。

本發明所述的農田風蝕量預測模型，所述其中，a₂為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為第一標準基礎模型所處翻耕耙平地的地表粗糙度,z₀′為待觀測農田的地表粗糙度。

本發明所述的農田風蝕量預測模型，所述其中，a₃和b₃分別為土壤風蝕量與土壤易風蝕物含量關系函數中易風蝕物含量的系數和常數項，ef為第二標準基礎模型所處翻耕耙平地中易風蝕物含量，ef′為待觀測農田的土壤中易風蝕物含量。

本發明所述的農田風蝕量預測模型，所述其中，a₄和b₄分別為土壤輸沙強度與土壤含水率關系函數中土壤含水率的系數和常數項，wf為第三標準基礎模型所處翻耕耙平地的土壤含水率，單位為％，wf′為待觀測農田的土壤含水率，單位為％。

基于所述固定起沙風速條件下的農田風蝕量預測模型的次農田風蝕量預測模型，其表達式為：

式中：

Q_dt′為次風蝕事件、風蝕期或風蝕季的農田土壤風蝕模數，單位為t·hm^-2；