[發(fā)明專利]一種灌水頻率與強(qiáng)度的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710551828.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN107330805B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國華;謝崇寶;皮曉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國灌溉排水發(fā)展中心;北京中灌綠源國際咨詢有限公司
• 主分類號(hào): G06Q50/02
• 分類號(hào): G06Q50/02;G06F30/20
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 江崇玉

1.一種灌水頻率與強(qiáng)度的確定方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用戶輸入的多個(gè)灌水強(qiáng)度集合、下邊界條件方程的方程名稱、T個(gè)單位時(shí)段內(nèi)的每個(gè)單位時(shí)段的理論蒸騰強(qiáng)度、所述每個(gè)單位時(shí)段的下邊界水分通量和待測(cè)試土壤中的Z個(gè)位置點(diǎn)中每個(gè)位置點(diǎn)在第0單位時(shí)段的土壤含水率，所述Z個(gè)位置點(diǎn)位于同一條直線上且所述直線垂直于所述待測(cè)試土壤的表面，所述Z個(gè)位置點(diǎn)中相鄰兩位置點(diǎn)之間的間隔為預(yù)設(shè)距離，所述多個(gè)灌水強(qiáng)度集合中的任一個(gè)灌水強(qiáng)度集合包括多個(gè)灌水強(qiáng)度以及所述多個(gè)灌水強(qiáng)度中的每個(gè)灌水強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的灌水持續(xù)時(shí)間和灌水起始時(shí)間；

建立所述方程名稱對(duì)應(yīng)的下邊界條件方程；

根據(jù)目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合中包括每個(gè)灌水強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的灌水起始時(shí)間，確定所述目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合中是否定義在第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)灌水，所述目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合是所述多個(gè)灌水強(qiáng)度集合中的任一個(gè)灌水強(qiáng)度集合，i＝1、2、3……T，T為大于0的整數(shù)；

如果沒有定義在第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)灌水，則根據(jù)所述每個(gè)位置點(diǎn)在第i-1單位時(shí)段的土壤含水率計(jì)算第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)待測(cè)試土壤的表層平均體積含水率根據(jù)所述表層平均體積含水率構(gòu)建上邊界方程，且所述上邊界方程為如下公式(1)所示的第i單位時(shí)段的目標(biāo)上邊界方程：

在公式(1)中，E_S(i)為第i單位時(shí)段內(nèi)的土壤蒸發(fā)強(qiáng)度；θ₁和θ₂分別為預(yù)設(shè)的表層土壤平均體積含水率，E_S0為預(yù)設(shè)水面蒸發(fā)強(qiáng)度，a、b為預(yù)設(shè)值；

如果定義在第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)灌水，根據(jù)所述每個(gè)位置點(diǎn)在第i-1單位時(shí)段的土壤含水率建立第i單位時(shí)段的目標(biāo)上邊界方程；

根據(jù)所述下界條件方程、所述目標(biāo)上邊界方程和預(yù)設(shè)的土壤含水率分布變化模型計(jì)算第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)所述每個(gè)位置點(diǎn)的土壤含水率；

根據(jù)第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)所述每個(gè)位置點(diǎn)的土壤含水率，按如下公式(2)計(jì)算第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)作物的實(shí)際蒸騰量

在公式(2)中，為第z個(gè)位置點(diǎn)在第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)的土壤含水率，L(i)為作物根系在第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)的生長長度，E_C(i)為第i單位時(shí)段的理論蒸騰強(qiáng)度，Δz為相鄰兩個(gè)位置點(diǎn)之間的距離，Δt為單位時(shí)段的時(shí)長，A、θ_min和θ_max分別為預(yù)設(shè)值；

根據(jù)T個(gè)單位時(shí)段中的每個(gè)單位時(shí)段內(nèi)作物的實(shí)際蒸騰量和所述目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合，按如下公式(3)計(jì)算所述目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合對(duì)應(yīng)的水分利用率f_m；

在公式(3)中，I(i)是所述目標(biāo)灌水強(qiáng)度集合中定義的第i個(gè)單位時(shí)段內(nèi)的灌水強(qiáng)度，t(i)為第i單位時(shí)段內(nèi)的灌水持續(xù)時(shí)間；

從所述多個(gè)灌水強(qiáng)度集合中選擇最大水分利用率對(duì)應(yīng)的灌水強(qiáng)度集合；

輸出所述選擇的灌水強(qiáng)度集合包括的每個(gè)灌水強(qiáng)度以及所述每個(gè)灌水強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的灌水持續(xù)時(shí)間和灌水起始時(shí)間。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述方程名稱對(duì)應(yīng)的下邊界條件方程，包括：

在所述方程名稱為定水頭邊界時(shí)，建立如下公式(4)所示的第一下邊界條件方程為：

在公式(4)式中，h_z為下邊界定水頭，為預(yù)設(shè)值，為第Z個(gè)位置點(diǎn)在第i單位時(shí)段的土壤負(fù)壓水頭；

在所述方程名稱為通量邊界，建立如下公式(5)所示的第二下邊界條件方程為：

在公式(5)中，h為土壤負(fù)壓水頭，α為所述待測(cè)試土壤與水平面之間的夾角；K為土壤導(dǎo)水率；σ(i)為第i單位時(shí)段內(nèi)的下邊界水分通量；其中，

K_s為土壤飽和導(dǎo)水率，為預(yù)設(shè)值，h為土壤負(fù)壓水頭；θ_s、θ_r分別為飽和含水率和殘余含水率，均為預(yù)設(shè)值；a、n均為預(yù)設(shè)參數(shù)；

在所述方程名稱為自由排水邊界，建立如下公式(6)所示的第三下邊界條件方程為：