一种适用于水稻田间尺度灌排模拟的方法与流程

本发明涉及农业灌溉模型应用，并且更具体地，涉及一种适用于水稻田间尺度灌排模拟的方法。

背景技术：

1、水稻田间水量来源主要有降雨、灌溉和地下水补给，田间消耗主要有蒸发蒸腾以及田间渗漏、排水等，部分水量要素可以通过田间试验获得，但是田间试验耗时长、花费高，运用模型模拟田间水量变化过程，可以在短时间内模拟不同气候条件及不同灌溉模式下的水稻田间各水量要素的变化情况，不仅可以指导田间试验的设计，还可以为地区灌溉模式的选取、灌溉制度的制定、农业用水的考核等各类田间水管理问题提供参考。但是对于稻田水量平衡模拟来说，主要面临两个问题，一是田间水位在有水层和无水层之间频繁进行交换，会对蒸发蒸腾量、渗漏量等产生较大影响，二是田间无水层时需要测算土壤含水率，土壤含水率的测算较为复杂，随机性较高，没有水位观测方便准确；三是稻田水量变化频繁，变化幅度大，涉及的水量要素多，要素之间的转换关系复杂，模拟困难。

技术实现思路

1、针对上述问题本发明提出了一种适用于水稻田间尺度灌排模拟的方法，包括：

2、通过田间实测建立水稻耕作层土壤含水率与耕作层土壤水位的关系公式；

3、获取田间灌溉试验实测数据及对应的灌溉模式指标数据，将实测数据作为模型输入数据，针对输入数据，根据指标数据，模拟计算，获取日尺度的田间水量变化数据，对水量变化数据根据实测田间水位变化数据，对模型训练，生成水稻田间灌排模型；

4、获取目标数据，输入至水稻田间灌排模型进行运算，获取水稻田间尺度灌排的模拟数据，根据模拟数据进行模拟灌排。

5、可选的，试验实测数据，包括：气象数据、降雨数据、灌溉数据和排水数据。

6、可选的，气象数据、降雨数据、灌溉数据和排水数据；

7、其中，所述降雨数据和气象数据，通过田间附近的气象站点进行获取；

8、所述灌溉数据和排水数据通过田间试验实测获取。

9、可选的，目标数据，包括：气象、降雨、灌溉模式数据。

10、可选的，模拟数据，包括：田间日尺度的水位变化数据及水量要素的日尺度数据。

11、可选的，水量要素的日尺度数据，包括：

12、田间水量的蒸发蒸腾量、深层渗漏量和地下水补给量。

13、可选的，灌溉模式包括：常规灌溉和节水灌溉，他们的指标主要包括：灌溉上限、灌溉下限以及蓄雨上限。

14、可选的，蒸发蒸腾量、深层渗漏量和地下水补给量的获取方式如下：

15、当田间的田面有水层，且蒸腾蒸发不受限时：

16、蒸发蒸腾量etc的计算方式如下：

17、etc＝kcmax×et0

18、其中et0为参考作物蒸发蒸腾量，kcmax为最大作物系数；

19、深层渗漏量dp根据田间土壤种类及田间农作物种类，选择预设数据；

20、地下水补给量cr取0；

21、当田间的田面无水层时，蒸腾蒸发受限制：

22、蒸发蒸腾量etc的计算方式如下：

23、etc＝(kcb+ke)×et0

24、其中，etc为水稻的蒸发蒸腾量，et0为标准状态下的参照作物的蒸发蒸腾量，kcb为基础作物系数，ke是土壤蒸发系数。

25、深层渗漏量dp的计算方式如下：

26、

27、其中，wt为根层土壤水位，h为土壤含水率为田间对应的土壤水位，m为渗漏常量；

28、地下水补给量cr取0；

29、当水分胁迫时：

30、当田面无水层时：

31、蒸发蒸腾量etc的计算方式如下：

32、etc＝kc*ks*et0

33、其中，etc为时段实际水稻蒸发蒸腾量，kc为时段作物系数，ks为时段土壤水分胁迫系数；

34、深层渗漏量dp的计算方式如下：

35、地下水补给量cr的计算方式如下：

36、cr＝min{(b×(-wt)+n)，crmax}

37、其中，b、n为拟合系数，crmax为最大地下水补给量，wt为根层土壤水位。

38、本发明解决了田间水位在有水层和无水层之间频繁进行交换，会对蒸发蒸腾量、渗漏量等产生很大的影响的问题，同时解决了地下水埋深较浅，土壤水和地下水水力联系紧密的问题。

技术特征：

1.一种适用于水稻田间尺度灌排模拟的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，所述试验实测数据，包括：气象数据、降雨数据、灌溉数据和排水数据。

3.根据权利要求2所述的方法，所述气象数据、降雨数据、灌溉数据和排水数据；

4.根据权利要求1所述的方法，所述目标数据，包括：气象、降雨、灌溉模式数据。

5.根据权利要求1所述的方法，所述模拟数据，包括：田间日尺度的水位变化数据及水量要素的日尺度数据。

6.根据权利要求5所述的方法，所述水量要素的日尺度数据，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，所述灌溉模式包括：常规灌溉和节水灌溉，他们的指标主要包括：灌溉上限、灌溉下限以及蓄雨上限。

8.根据权利要求6所述的方法，所述蒸发蒸腾量、深层渗漏量和地下水补给量的获取方式如下：

技术总结本发明公开了一种适用于水稻田间尺度灌排模拟的方法，属于农业灌溉模型应用技术领域。本发明方法，包括：通过田间实测建立水稻耕作层土壤含水率与耕作层土壤水位的关系公式；获取田间灌溉试验实测数据及对应的灌溉模式指标数据，将实测数据作为模型输入数据，针对输入数据，根据指标数据，模拟计算，获取日尺度的田间水量变化数据，对水量变化数据根据实测田间水位变化数据，对模型训练，生成水稻田间灌排模型；获取目标数据，输入至水稻田间灌排模型进行运算，获取水稻田间尺度灌排的模拟数据，根据模拟数据进行模拟灌排。本发明解决了南方平原河网区水稻干湿交替灌溉，田间有水层、无水层变化频繁等造成的稻田田间灌排过程模拟困难的问题。技术研发人员：许怡,刘天,张技涛,冯思阳,张轩,吴巍,施睿,周星池,胡瑞凌,李岱远受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/29