[發明專利]一種大型區域水土要素耦合的測算方法

有效

• 申請號: 201910365891.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110070457B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 周鵬;鄧偉;彭立;張少堯
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06Q10/06
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供了一種大尺度區域水土要素耦合的評估方法，具體步驟包括收集研究區的地形(DEM)、土壤類型、氣象數據和土地利用類型，從供需角度構建水土要素耦合指數、通過GIS軟件進行空間可視化表達，以此來反映區域耕地和生態用地的水分豐缺程度。本發明所需數據來源規范、操作便利，特別是改進了的生態需水量估算方法，彌補了國內現有研究采用一種或者幾種植被代替研究小區域生態需水量的不足，同時氣象數據采用ANUSPLIN插值方法，更加符合實際，為開展大區域糧食生產安全和生態文明建設監測提供幫助。

技術領域

本發明涉及一種水土要素評估方法，具體是一種大型區域水土要素耦合的測算方法。

背景技術

水土資源既是生態經濟系統中基礎性、戰略性和敏感性的因素，也是人類生產、生活的核心資源和社會經濟發展的支撐與保障，其空間分布對區域糧食生產和耕地可持續利用有重要影響。2018年我國自然災害造成1.3億人次受災，農作物受災面積20814.3千公頃，直接經濟損失3644.6億。農業生產空間和生態空間是人類生存發展的重要載體，水土要素是兩種空間的核心要素，水土要素耦合的實現尤其重要。目前國內外關于水土資源(要素)耦合方面的相關研究多側重生產或生活單一功能空間的水土耦合，而綜合考慮生產、生活、生態空間的水土要素耦合研究實為鮮見，且已有研究所采用的水資源量同土地面積之間的數量配和耦合協調度均不能有效刻畫水土要素耦合的豐缺程度，難以滿足國家、科研機構等對大區域農業和生態空間水分缺失的動態監測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮地形因素，充分利用各項數據來評估大區域農業生產和生態空間水土要素耦合，計算方法更加簡單，結果可驗證。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種大型區域水土要素耦合的測算方法，包括以下具體步驟：

(1)資料收集：獲取研究區的地形數據(DEM)、年月降水量、土壤類型、作物系數、土地利用、各種植被地表徑流系數、實際蒸發量、潛在蒸散量，建立研究區水土要素耦合評估的地理信息基礎數據庫；

(2)計算區域的水資源供給量指數和土地面積需水量指數；

其中，水資源有效供給量分為植被冠層截留降水量、作物年有效降水量，生態空間水資源供給量采用天然降水量減去地表徑流量和植物截留量表示，農業生產空間水資源量采用有效降水量表示；

土地面積需水量包括植被需水量和作物需水量，植被需水量通過最小生態需水量計算得到，作物需水量采用聯合國糧農組織推薦的方法。

具體的計算過程為：

(a)W＝(1-a-S_V)×P+P_e (1)

式中，W為水資源有效供給量，a為各種植被地表徑流系數，S_v為植被冠層截留降水量，P為年降水量，P_e為作物年有效降水量；

(b)作物截留量S_V:

式中，S_v為植被冠層截留降水量，mm；P為年降水量，mm；S_max為植被冠層最大截留能力，mm；η為校正系數，LAI為葉面積指數；

(c)有效降水量P_e：

式中，P_e為作物年有效降水量，P_m為月降雨量。

(d)L＝L₁+L₂