CN106874637B - 一种风蚀量测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种风蚀量测算方法，所述方法包括：获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子；根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量。所述方法操作性强、精度高、适用性广，可准确测算施工扰动地表所造成的风蚀量，从而规范工程建设单位行为，指导其采取科学有效的控制措施，减轻工程建设项目对生态与环境可能产生的负面影响。

Description

一种风蚀量测算方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种风蚀量测算方法。
背景技术
目前我国尚未建立一套完整、科学的生产建设项目扰动地表风蚀量测算方法，现有的计算公式过于简单，涉及类型较单一，难以反映不同自然地带多类型的土壤流失量。目前方法使用的预测区调整系数缺乏明确的参考依据，使用的随意性较大，预测结果的准确性难以保证。随着开发建设项目日益增多，建立使用范围广、精度高、应用较为简便的风力作用下扰动地表侵蚀量预测方法显得尤为迫切，已成为水土保持领域亟待解决的科学问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种风蚀量测算方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种风蚀量测算方法，所述方法包括：获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子；根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料、测算时段内逐小时风力观测资料、测算时段内逐日四次风力观测资料、区域气象资料中的一种；所述根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量，包括：若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000021
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量；若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的风蚀量；若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量；若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度因子H，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000031
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000034
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第i次观测的风力作用历时ti，计算与所述测算时段内次风观测资料对应的风蚀量Mf1。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000032
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000033
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第一参数，计算与所述逐小时风力观测资料对应的风蚀量Mf2。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000035
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000041
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第二参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的风蚀量Mf3。
进一步的，所述观测资料包括区域气象资料，所述根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP；根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q；根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月单位面积风蚀率Q，测算单元面积A，及土质因子Gf,计算与所述区域气象资料对应的月风蚀量Mf4。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；根据所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测的风力作用历时ti，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与测算时段内次风观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd1。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；根据所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，及第三参数，计算与所述测算时段内逐小时风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd2。
进一步的，所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di及第四参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd3。
进一步的，所述观测资料包括区域气象资料，所述根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度因子H，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP；根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q；根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，当月单位面积风蚀率Q，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述区域气象资料对应的风力作用下的工程堆积体月风蚀量Mfd4。
进一步的，当无阻风设施时，所述第i次风力作用下的单宽风蚀量qi根据第i次观测风力作用的风速u及第i次观测时的起动风速ut计算获得；当有阻风设施时，若测算单元顺风向最大长度lf与阻风设施高度f的比值小于预设阈值，则测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，其中，所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic根据第i次观测风力作用的风速u，阻风设施对风力的削弱程度C，第i次观测时的起动风速ut，及ρ获得；否则，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid，其中，所述有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid根据所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，所述测算单元顺风向最大长度lf，所述阻风设施高度f，观测风力作用的风速u，第i次观测时的起动风速ut获得。
第二方面，本发明实施例提供了一种风蚀量测算装置，所述装置包括：获取模块及计算模块。该获取模块，用于获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子；该计算模块，用于根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种风蚀量测算方法，通过获取观测资料，其中，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子，根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量，所述方式基于不同风蚀指标因子对风蚀区工程建设项目水土流失贡献程度的定量分析，根据不同的风蚀指标因子及与所述风蚀指标因子对应的预设规则，获得不同区域、不同土壤、不同扰动程度、不同季节等条件下的土壤风蚀量，该方法操作性强、精度高、适用性广，可准确测算施工扰动地表所造成的风蚀量，从而规范工程建设单位行为，指导其采取科学有效的控制措施，减轻工程建设项目对生态与环境可能产生的负面影响。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的服务器的结构框图。
图2是本发明实施例提供的一种风蚀量测算方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的一种观测资料包括测算时段内次风观测资料时的风蚀量测算方法的流程图。
图4是本发明实施例提供的一种观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料时的风蚀量测算方法的流程图。
图5是本发明实施例提供的一种观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料时的风蚀量测算方法的流程图。
图6是本发明实施例提供的一种观测资料包括区域气象资料时的风蚀量测算方法的流程图。
图7是本发明实施例提供的一种观测资料包括测算时段内次风观测资料时的工程堆积体风蚀量测算方法的流程图。
图8是本发明实施例提供的一种观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料时的工程堆积体风蚀量测算方法的流程图。
图9是本发明实施例提供的一种观测资料包括观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料时的工程堆积体风蚀量测算方法的流程图。
图10是本发明实施例提供的一种观测资料包括区域气象资料时的工程堆积体风蚀量测算方法的流程图。
图11是本发明实施例提供的一种风蚀量测算装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例提供的一种风蚀量测算方法可以运行在如图1所示的服务器200中，实现风蚀量的测算。如图1所示，是上述服务器200的方框示意图。所述服务器200包括存储器201、处理器202以及网络模块203。
存储器201可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的风蚀量测算方法的程序指令/模块，处理器202通过运行存储在存储器201内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本发明实施例中的风蚀量测算方法。存储器201可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。进一步地，上述存储器201内的软件程序以及模块还可包括：操作系统221以及服务模块222。其中操作系统221，例如可为LINUX、UNIX、WINDOWS，其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通讯，从而提供其他软件组件的运行环境。服务模块222运行在操作系统221的基础上，并通过操作系统221的网络服务监听来自网络的请求，根据请求完成相应的数据处理，并返回处理结果给客户端。也就是说，服务模块222用于向客户端提供网络服务。
网络模块203用于接收以及发送网络信号。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，所述服务器200还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
图2示出了本发明实施例提供的风蚀量测算方法的流程图，请参阅图2，该风蚀量测算方法可以运行于如图1所示的服务器200中，该方法包括：
步骤S210，获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子。作为一种实施方式，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料、测算时段内逐小时风力观测资料、测算时段内逐日四次风力观测资料、区域气象资料中的一种。
作为一种实施方式，所述风蚀指标因子包括风力因子、土质因子、地表湿度因子、覆盖度因子、阻风措施因子、扰动因子等。进一步的，各类因子又可以再具体的包括不同的参数。例如，扰动参数可以包括扰动强度、扰动面方位及大小等参数。
步骤S220，根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量。
作为一种实施方式，若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000106
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量。
作为一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，请参阅图3，步骤S220可以包括：
步骤S311，根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
I＝e-0.045v
其中，I为粗糙干扰因子，v为地表植被、砾石等粗糙元覆盖度。
作为一种实施方式，当粗糙元覆盖度大于60％时，风蚀量取0。
步骤S312，根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Figure GDA0002310822740000101
其中，ρ0为原始地表土体密度，单位为g/cm3；ρ为扰动地表土体密度，单位为g/cm3；J为地表物质紧实程度系数。
步骤S313，根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000104
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Figure GDA0002310822740000102
其中，ω为风向角度，取值范围为0－360°；
Figure GDA0002310822740000105
为测算单元方位角，取值范围为0-180°，以l朝向正北为0°记；Di为第i次观测时测算单元迎风面最大宽度。
步骤S314，根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第i次观测的风力作用历时ti，计算与所述测算时段内次风观测资料对应的风蚀量Mf1。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Mf1＝IJ∑(qitiDi)
其中，作为一种实施方式，当无阻风设施时，所述第i次风力作用下的单宽风蚀量qi根据第i次观测风力作用的风速u及第i次观测时的起动风速ut计算获得。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
qi＝0.895(u-ut)1.9×ρ
其中，qi为第i次风力作用下的单宽风蚀量；u为第i次观测风力作用的风速，单位为m/s；ut为第i次观测时的起动风速，单位为m/s。作为一种实施方式，当无法获取地表松散物质或土壤团聚体平均粒径时，ut可取4.4m/s(2m观测高度)或5.5m/s(10m观测高度)。
作为一种所述方式，ut可以根据下述公式进行计算：
Figure GDA0002310822740000111
其中，d为地表松散物质或土壤团聚体平均粒径，单位为mm；z为风速资料的观测高度，单位为m；z0为地表粗糙长度，单位为m；ε为地表物质含水量，取值范围在0.1-4.0之间，作为一种实施方式，当ε小于0.1时取0.1，当ε大于4.0时风蚀量取0，无观测资料时ε取0.2。
作为一种所述方式，地表粗糙长度z0的取值可以通过查表获取。请参阅下表1，表1示出了风力作用下地表粗糙长度z0的取值。
表1
下垫面类型 粗糙长度m
流沙 0.0005－0.0015
新翻土地、回填土 0.001－0.004
戈壁 0.008－0.03
草地 0.02－0.06
农田 0.04－0.09
作为另一种实施方式，当有阻风设施时，若测算单元顺风向最大长度lf与阻风设施高度f的比值小于预设阈值，则测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，其中，所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic根据第i次观测风力作用的风速u，阻风设施对风力的削弱程度C，第i次观测时的起动风速ut，及ρ获得；否则，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid，其中，所述有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid根据所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，所述测算单元顺风向最大长度lf，所述阻风设施高度f，观测风力作用的风速u，第i次观测时的起动风速ut获得。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
(1)lf/f＜20时，qi＝qic，
qic＝0.895(uC-ut)1.9×ρ
(2)lf/f＞20时，qi＝qid
Figure GDA0002310822740000121
Figure GDA0002310822740000122
其中，qic为阻风设施防护范围内的单宽风蚀量，单位为t/(m·a)；qid为有阻风设施的加权平均单宽风蚀量，单位为t/(m·a)；lf为测算单元顺风向最大长度，单位为m；f为阻风设施高度，单位为m；C为阻风设施对风力的削弱程度。
作为一种实施方式，对于栅栏形式的高孔隙度设施，C＝Ch：
Ch＝0.0013(lf/f)2-0.0249(lf/f)+0.67
对于挡板、挡墙等低孔隙度设施，C＝Cl：
Cl＝-0.0002(lf/f)3+0.007(lf/f)2-0.0625(lf/f)+0.442
作为又一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，请参阅图4，步骤S220可以包括：
步骤S321，根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I。
步骤S322，根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J。
步骤S323，根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000131
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di。
步骤S321至步骤S323的实施方式与上述步骤S311至步骤S313的实施方式相同，此处不再赘述。
步骤S324，根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第一参数，计算与所述逐小时风力观测资料对应的风蚀量Mf2。
第一参数的实施方式可以有多种，例如，可以取值为1.14×10-4。
具体的，与所述逐小时风力观测资料对应的风蚀量Mf2可以根据下述公式计算：
Mf2＝1.14×10-4IJ∑(qiDi)
作为再一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，请参阅图5，步骤S220可以包括：
步骤S331，根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I。
步骤S332，根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J。
步骤S333，根据测算单元方位角
Figure GDA0002310822740000141
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di。
步骤S331至步骤S333的实施方式与上述步骤S311至步骤S313的实施方式相同，此处不再赘述。
步骤S334，根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第二参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的风蚀量Mf3。
第二参数的实施方式可以有多种，例如，可以取值为6.84×10-4。
具体的，与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的风蚀量Mf3可以根据下述公式计算：
Mf3＝6.84×10-4IJ∑(qiDi)
若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的风蚀量。
作为一种具体的实施方式，若所述观测资料包括区域气象资料，请参阅图6，步骤S220可以包括：
步骤S341，根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
ETP＝0.19(20+tem)2(1-r)
作为一种实施方式，若ETP＜pm，即蒸发量小于降水量时，Mf4＝0；
步骤S342，根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Figure GDA0002310822740000151
作为一种实施方式，各气象台站的当月单位面积风蚀率Q的结果也可通过查表获取。若所在区域没有台站，则使用最近台站的数据；若与多个台站的距离相同，使用各台站中的最大值。
步骤S343，根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月单位面积风蚀率Q，测算单元面积A，及土质因子Gf,计算与所述区域气象资料对应的月风蚀量Mf4。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Mf4＝QIJAGf
其中，作为一种实施方式土质因子Gf的取值可以根据查表获得。请参阅表2，表2示出了一种风力作用下不同类型土壤土质因子Gf取值。
表2
Figure GDA0002310822740000152
进一步的，使用相同的风力资料，生产建设项目扰动前、后的土质因子、地表物质含水量、粗糙干扰因子、阻风设施影响及地表紧实程度等参数，分别计算原有地表和扰动后风力作用下土壤流失量Mfy0及Mfy，二者之差即为新增土壤流失量，即：
ΔMfy＝Mfy-Mfy0
若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量。
作为一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，请参阅图7，步骤S220可以包括：
步骤S351，根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
H＝0.3812ln(h)+2.754
步骤S352，根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测的风力作用历时ti，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与测算时段内次风观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd1。
具体的，可以根据下述公式进行计算：
Mfd1＝IHP∑(qitiDi)
其中，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di。，粗糙干扰因子I的计算方式可以参照上述计算方式进行实施，此处不再赘述。
风力作用下工程堆积体堆放方式因子P的取值可以通过查表获得。请参阅表3，表3示出了一种风力作用下工程堆积体堆放方式因子P的取值的实施方式。
堆积体形态 取值
单一堆积体 1
沿路基、道路等线型分布的堆积体 0.57
弃土场、料场等成片分布的堆积体 0.49
作为又一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，请参阅图8，步骤S220可以包括：
步骤S361，根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H。
步骤S362，根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，及第三参数，计算与所述测算时段内逐小时风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd2。
第三参数的取值方式有多种，例如，可以取值1.14×10-4。
具体的，与所述测算时段内逐小时风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd2可以根据下述公式进行计算：
Mfd2＝1.14×10-4IHP∑(qiDi)
作为另一种具体的实施方式，若所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，请参阅图9，步骤S220可以包括：
步骤S371，根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H。
步骤S372，根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di及第四参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd3。
第四参数的取值方式有多种，例如，可以取值6.84×10-4。
具体的，与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd3可以根据下述公式进行计算：
Mfd3＝6.84×10-4IHPΣ(qiDi)
若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度因子H，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量。
作为一种具体的实施方式，若所述观测资料包括区域气象资料，请参阅图10，步骤S220可以包括：
步骤S381，根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP。
步骤S382，根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q。
步骤S381至步骤S382的实施方式与上述步骤341至步骤342的实施方式相同，此处不再赘述。
步骤S383，根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，当月单位面积风蚀率Q，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述区域气象资料对应的风力作用下的工程堆积体月风蚀量Mfd4。
具体的，与所述区域气象资料对应的风力作用下的工程堆积体月风蚀量Mfd4可以根据下述公式计算：
Mfd4＝QIHPAGf
本发明实施例提供的风蚀量测算方法，通过获取观测资料，其中，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子，根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量，所述方式基于不同风蚀指标因子对风蚀区工程建设项目水土流失贡献程度的定量分析，根据不同的风蚀指标因子及与所述风蚀指标因子对应的预设规则，获得不同区域、不同土壤、不同扰动程度、不同季节等条件下的土壤风蚀量，该方法操作性强、精度高、适用性广，可准确测算施工扰动地表所造成的风蚀量，从而规范工程建设单位行为，指导其采取科学有效的控制措施，减轻工程建设项目对生态与环境可能产生的负面影响。
请参阅图11，是本发明实施例提供的风蚀量测算装置400的功能模块示意图。所述风蚀量测算装置400运行于服务器200中。所述装置包括：获取模块410及计算模块420。
获取模块410，用于获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子。
计算模块420，用于根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量。
以上各模块可以是由软件代码实现，此时，上述的各模块可存储于服务器200的存储器内。以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本发明实施例所提供的风蚀量测算装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风蚀量测算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取观测资料，所述观测资料中包括多个风蚀指标因子；
根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量；
所述观测资料包括测算时段内次风观测资料、测算时段内逐小时风力观测资料、测算时段内逐日四次风力观测资料、区域气象资料中的一种，
所述根据不同的观测资料，采用与所述观测资料对应的预设规则，计算与所述观测资料对应的风蚀量或工程堆积体风蚀量，包括：
若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000011
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量；
若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的风蚀量；
若所述观测资料为所述测算时段内次风观测资料、所述测算时段内逐小时风力观测资料、所述测算时段内逐日四次风力观测资料中的其中一种，根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量；
若所述观测资料为区域气象资料，根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度因子H，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000021
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：
根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；
根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；
根据测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000022
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；
根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第i次观测的风力作用历时ti，计算与所述测算时段内次风观测资料对应的风蚀量Mf1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000023
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：
根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；
根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；
根据测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000031
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；
根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第一参数，计算与所述逐小时风力观测资料对应的风蚀量Mf2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙元覆盖度v，原始地表土体密度ρ0，扰动地表土体密度ρ，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000032
及风向角度ω，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：
根据粗糙元覆盖度v，计算粗糙干扰因子I；
根据原始地表土体密度ρ0及扰动地表土体密度ρ，计算地表物质紧实程度系数J；
根据测算单元方位角
Figure FDA0002310822730000033
及风向角度ω，计算第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di；
根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，及第二参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的风蚀量Mf3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括区域气象资料，
所述根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的风蚀量，包括：
根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP；
根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q；
根据粗糙干扰因子I，地表物质紧实程度系数J，当月单位面积风蚀率Q，测算单元面积A，及土质因子Gf,计算与所述区域气象资料对应的月风蚀量Mf4。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内次风观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：
根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；
根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测的风力作用历时ti，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与测算时段内次风观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内逐小时风力观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：
根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；
根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，及第三参数，计算与所述测算时段内逐小时风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括测算时段内逐日四次风力观测资料，
所述根据所述观测资料中的风蚀指标因子所包括的粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度h，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：
根据所述风力作用下工程堆积体高度h，计算风力作用下工程堆积体高度因子H；
根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，所述风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，所述测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi，第i次观测时测算单元迎风面最大宽度Di及第四参数，计算与所述测算时段内逐日四次风力观测资料对应的工程堆积体风蚀量Mfd3。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测资料包括区域气象资料，
所述根据所述区域气象资料中风蚀指标因子所包括的当月平均风速um，当月降水量p，当月天数x，当月平均气温tem，当月平均空气相对湿度r，粗糙干扰因子I，风力作用下工程堆积体高度因子H，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述观测资料对应的工程堆积体风蚀量，包括：
根据当月平均气温tem及当月平均空气相对湿度r，计算当月潜在蒸散发ETP；
根据所述当月潜在蒸散发ETP，当月降水量p，当月天数x，及当月平均风速um，计算当月单位面积风蚀率Q；
根据所述粗糙干扰因子I，所述风力作用下工程堆积体高度因子H，当月单位面积风蚀率Q，风力作用下工程堆积体堆放方式因子P，测算单元面积A，及土质因子Gf，计算与所述区域气象资料对应的风力作用下的工程堆积体月风蚀量Mfd4。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当无阻风设施时，所述第i次风力作用下的单宽风蚀量qi根据第i次观测风力作用的风速u及第i次观测时的起动风速ut计算获得；
当有阻风设施时，若测算单元顺风向最大长度lf与阻风设施高度f的比值小于预设阈值，则测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，其中，所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic根据第i次观测风力作用的风速u，阻风设施对风力的削弱程度C，第i次观测时的起动风速ut，及ρ获得；否则，测算时段内第i次风力作用下的单宽风蚀量qi为有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid，其中，所述有阻风设施的加权平均单宽风蚀量qid根据所述阻风设施防护范围内的单宽风蚀量qic，所述测算单元顺风向最大长度lf，所述阻风设施高度f，观测风力作用的风速u，第i次观测时的起动风速ut获得。
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