CN110580658B - 一种确定寒区水稻泡田水量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定寒区水稻泡田水量的方法，其包括步骤S1‑S11：本方案通过确定合理的泡田水量，即泡田灌水后，考虑泡田期中间有蒸发、渗漏、降雨等影响因素，到插秧时可以让田间剩余的水层达到插秧时的水层深度要求。本发明借助地表水流‑土壤水耦合模型，模拟泡田期的水流运动过程，求解泡田期的渗漏量。本发明模拟计算渗漏量的精度高，进而确定的泡田水量准确度高，既满足了泡田需要，又避免了水量浪费，保护了田间生态环境。

Description

一种确定寒区水稻泡田水量的方法
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，具体涉及一种确定寒区水稻泡田水量的方法。
背景技术
水稻本田插秧前整地时，需要灌水泡田，一般多习惯采用深水泡田。根据调研可知，在实际灌溉中农民用于泡田的水量占全生育期总灌水量的比例甚至达到了50％，农民长期以来的观念就是先大量的灌水，等到下面生长期不需要水层的时候，如果田面还有水层，再进行排水。泡田水量的入渗会引起土壤含水率乃至地下水位的变化，灌水量太大导致的渗漏损失和地表排水，会对田间生态环境造成污染，且多余的水量会影响插秧。因此，需要估算泡田实际需要的水量，加强泡田期灌溉管理。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种求得的泡田水量精确度高的确定寒区水稻泡田水量的方法。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种确定寒区水稻泡田水量的方法，其包括以下步骤：
S1：采用初始入渗率i和地表水流运动模型计算边界条件；
S2：根据边界条件，采用土壤水运动控制方程计算与初始入渗率i同一时间步的入渗率i1；
S3：判断入渗率i与入渗率i1之间的误差是否小于设定阈值，若是，令初始入渗率i＝入渗率i1，并返回步骤S1；否则，进入步骤S4；
S4：采用当前的土壤水运动控制方程和地表水流运动模型进行耦合，并得到耦合模型；
S5：设定水稻种植田块的泡田定额初值M，并根据初值M和耦合模型计算泡田期的初始入渗量S1；
S6：采用初始入渗量S1和泡田定额公式计算出插秧时田面所需的初值水层深度h0；
S7：判断初值水层深度h0是否在[H+5，H－5]的范围，若是，执行步骤S11，否则进入步骤S8，H为插秧时田面所需的初值水层深度；
S8：判断初值水层深度h0是否大于实际水层深度H；若是，进入步骤S9，否则进入步骤S10，
S9：令初值M＝M－N，其中N为设定值，返回步骤S5；
S10：令初值M＝M+N，返回步骤S5；
S11：采用泡田定额的初值M作为泡田定额。
进一步地，地表水流运动模型为：
Figure BDA0002233233880000021
所述
Figure BDA0002233233880000022
所述
Figure BDA0002233233880000023
其中，t为畦灌时间坐标；x和y分别为两个正交方向空间坐标；U为因变量向量；F和G分别为x和y坐标向的物理通量，包括对流向量F(u)、G(u)和压力向量F(p)、G(p)；S为源项向量，且S为地形向量S1、糙率向量S2和入渗向量S3之和；h为地表水深，单位为m；q和p分别为沿畦面x和y坐标向的单宽流量，单位为m3/(s·m)；u和v分别为x和y坐标方向且沿垂向均布的水流速度，单位为m/s；g为重力加速度，单位为m/s2；z为畦面相对高程，单位为m；n为曼宁糙率系数，单位为m1/6；i为入渗率，单位为m/s。
进一步地，土壤水运动控制方程为：
Figure BDA0002233233880000031
其中，θ为土壤含水率，单位为cm3/cm3；K(θ)为导水率，单位为cm/s；Ψ(m)为基质势，单位为cm；x，y，z为坐标方向。
进一步地，泡田定额公式为：M＝0.667(H+S1+et-P)，其中，e为泡田期水面平均蒸发强度，单位为mm/d；t为泡田期的日数，单位为d；P为泡田期内的降雨量，单位为mm。。
进一步地，耦合模型为：
Figure BDA0002233233880000032
其中，D(θ)为扩散率，表示单位含水率梯度下通过单位面积的土壤水流量。
本发明的有益效果为：本方案通过确定合理的泡田水量，即泡田灌水后，考虑泡田期中间有蒸发、渗漏、降雨等影响因素，到插秧时可以让田间剩余的水层达到插秧时的水层深度要求。解决了现有技术中渗漏水量不好确定，如何准确确定渗漏水量，并计算出合理泡田水量的关键问题。本发明借助地表水流-土壤水耦合模型，模拟泡田期的水流运动过程，求解泡田期的渗漏量。本发明模拟计算渗漏量的精度高，进而确定的泡田水量准确度高，既满足了泡田需要，又避免了水量浪费，保护了田间生态环境。
附图说明
图1为确定寒区水稻泡田水量的方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，确定寒区水稻泡田水量的方法包括以下步骤：
S1：采用初始入渗率i和地表水流运动模型计算边界条件；
S2：根据边界条件，采用土壤水运动控制方程计算与初始入渗率i同一时间步的入渗率i1；
S3：判断入渗率i与入渗率i1之间的误差是否小于设定阈值，若是，令初始入渗率i＝入渗率i1，并返回步骤S1；否则，进入步骤S4；
S4：采用当前的土壤水运动控制方程和地表水流运动模型进行耦合，并得到耦合模型；
S5：选取一个水稻种植田块，设定泡田定额的初值M，本实施例设定M＝60m3/亩，并将初值M与实测的泡田期的日数t(t＝15天)、泡田期平均蒸发强度值e(e＝4.5mm)、泡田期内的降雨量P(P＝5mm)、入田单宽流量值和畦面相对高程值，代入迭代耦合模型中，计算泡田期的初始入渗量S1；
S6：采用初始入渗量S1和泡田定额公式计算出插秧时田面所需的初值水层深度h0；
S7：判断初值水层深度h0是否在[H+5，H－5]的范围，若是，执行步骤S11，否则进入步骤S8，H为插秧时田面所需的初值水层深度；
S8：判断初值水层深度h0是否大于实际水层深度H；若是，进入步骤S9，否则进入步骤S10；
S9：令初值M＝M－N，其中N为设定值，N＝5mm返回步骤S5；
S10：令初值M＝M+N，返回步骤S5；
S11：采用泡田定额的初值M作为泡田定额。
本实时例中地表水流运动模型为：
Figure BDA0002233233880000051
Figure BDA0002233233880000052
Figure BDA0002233233880000053
其中，t为畦灌时间坐标；x和y分别为两个正交方向空间坐标；U为因变量向量；F和G分别为x和y坐标向的物理通量，包括对流向量F(u)、G(u)和压力向量F(p)、G(p)；S为源项向量，且S为地形向量S1、糙率向量S2和入渗向量S3之和；h为地表水深，单位为m；q和p分别为沿畦面x和y坐标向的单宽流量，单位为m3/(s·m)；u和v分别为x和y坐标方向且沿垂向均布的水流速度，单位为m/s；g为重力加速度，单位为m/s2；z为畦面相对高程，单位为m；n为曼宁糙率系数，单位为m1/6；i为入渗率，单位为m/s。
本实施例中土壤水运动控制方程为：
Figure BDA0002233233880000061
其中，θ为土壤含水率，单位为cm3(单位雨量)/cm3(土壤体积)；K(θ)为导水率，单位为cm/s；Ψ(m)为基质势，单位为cm；x，y，z为坐标方向。
本实施例的泡田定额公式为：M＝0.667(H+S1+et-P)，其中，e为泡田期水面平均蒸发强度，单位为mm/d；t为泡田期的日数，单位为d；P为泡田期内的降雨量，单位为mm。
所求得的耦合模型为：
Figure BDA0002233233880000062
其中：D(θ)为扩散率，表示单位含水率梯度下通过单位面积的土壤水流量。
本方案通过确定合理的泡田水量，即泡田灌水后，考虑泡田期中间有蒸发、渗漏、降雨等影响因素，到插秧时可以让田间剩余的水层达到插秧时的水层深度要求。解决了现有技术中渗漏水量不好确定，如何准确确定渗漏水量，并计算出合理泡田水量的关键问题。本发明借助地表水流-土壤水耦合模型，模拟泡田期的水流运动过程，求解泡田期的渗漏量。本发明模拟计算渗漏量的精度高，进而确定的泡田水量准确度高，既满足了泡田需要，又避免了水量浪费，保护了田间生态环境。

Claims (4)

1.一种确定寒区水稻泡田水量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用初始入渗率i和地表水流运动模型计算边界条件；
S2：根据边界条件，采用土壤水运动控制方程计算与初始入渗率i同一时间步的入渗率i1；
S3：判断入渗率i与入渗率i1之间的误差是否小于设定阈值，若是，令初始入渗率i＝入渗率i1，并返回步骤S1；否则，进入步骤S4；
S4：采用当前的土壤水运动控制方程和地表水流运动模型进行耦合，并得到耦合模型；所述耦合模型为：
Figure FDA0003486959310000011
其中：D(θ)为扩散率，表示单位含水率梯度下通过单位面积的土壤水流量，θ为土壤含水率，K(θ)为导水率，z为坐标方向；
S5：设定水稻种植田块的泡田定额初值M，并根据初值M和耦合模型计算泡田期的初始入渗量S1；
S6：采用初始入渗量S1和泡田定额公式计算出插秧时田面所需的初值水层深度h0；
S7：判断初值水层深度h0是否在[H-5，H+5]的范围，若是，执行步骤S11，否则进入步骤S8，H为插秧时田面所需的实际水层深度；
S8：判断初值水层深度h0是否大于实际水层深度H；若是，进入步骤S9，否则进入步骤S10；
S9：令初值M＝M－N，其中N为设定值，返回步骤S5；
S10：令初值M＝M+N，返回步骤S5；
S11：采用泡田定额的初值M作为泡田定额。
2.根据权利要求1所述的确定寒区水稻泡田水量的方法，其特征在于，所述地表水流运动模型为：
Figure FDA0003486959310000021
所述
Figure FDA0003486959310000022
所述
Figure FDA0003486959310000023
其中，t为畦灌时间坐标；x和y分别为两个正交方向空间坐标；U为因变量向量；F和G分别为x和y坐标向的物理通量，包括对流向量F(u)、G(u)和压力向量F(p)、G(p)；S为源项向量，且S为地形向量S1、糙率向量S2和入渗向量S3之和；h为地表水深，单位为m；q和p分别为沿畦面x和y坐标向的单宽流量，单位为m3/(s·m)；u和v分别为x和y坐标方向且沿垂向均布的水流速度，单位为m/s；g为重力加速度，单位为m/s2；z为畦面相对高程，单位为m；n为曼宁糙率系数，单位为m1/6；i为入渗率，单位为m/s。
3.根据权利要求1所述的确定寒区水稻泡田水量的方法，其特征在于，所述土壤水运动控制方程为：
Figure FDA0003486959310000024
其中，θ为土壤含水率，单位为cm3/cm3；K(θ)为导水率，单位为cm/s；Ψ(m)为基质势，单位为cm；x，y，z为坐标方向。
4.根据权利要求1所述的确定寒区水稻泡田水量的方法，其特征在于，所述泡田定额公式为：M＝0.667(H+S1+et-P)，其中，e为泡田期水面平均蒸发强度，单位为mm/d；t为泡田期的日数，单位为d；P为泡田期内的降雨量，单位为mm。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003265055A (ja) * 2002-03-13 2003-09-24 Sorimachi Kk 直播型水田をも含んだ総合水田水管理自動化システム
CN106055774A (zh) * 2016-05-26 2016-10-26 中国水利水电科学研究院 地面灌溉中地表水流运动的模拟方法
CN107103040A (zh) * 2017-03-27 2017-08-29 西北大学 一种灌区基础数据采集系统
CN109376433A (zh) * 2018-10-26 2019-02-22 北京市水文总站 基于土壤非饱和水和地下水耦合的区域水流运动模拟方法
CN109601295A (zh) * 2019-01-30 2019-04-12 江苏省农业科学院 稻麦轮作地区麦秸还田的水肥调控方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003265055A (ja) * 2002-03-13 2003-09-24 Sorimachi Kk 直播型水田をも含んだ総合水田水管理自動化システム
CN106055774A (zh) * 2016-05-26 2016-10-26 中国水利水电科学研究院 地面灌溉中地表水流运动的模拟方法
CN107103040A (zh) * 2017-03-27 2017-08-29 西北大学 一种灌区基础数据采集系统
CN109376433A (zh) * 2018-10-26 2019-02-22 北京市水文总站 基于土壤非饱和水和地下水耦合的区域水流运动模拟方法
CN109601295A (zh) * 2019-01-30 2019-04-12 江苏省农业科学院 稻麦轮作地区麦秸还田的水肥调控方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Meijian Bai等.Coupled impact of spatial variability of infltration and microtopography on basin irrigation performances.《irrigation science》.2017,第35卷437-449. *
Simulation of ponding and soil moisture status through water balance model for rainfed upland rice;B.Panigrahi等;《International Agricultural Engineering Journal》;20010131;39-56 *
一维畦灌地表水流-土壤水动力学耦合模型Ⅰ：建模;董勤各等;《水利学报》;20130531;第44卷(第5期);570-577 *
基于混合数值解法的二维畦灌地表水流运动模拟I：模型建立;章少辉等;《水利学报》;20110228;第42卷(第2期);180-186 *
水稻泡田定额计算方法探讨;徐淑琴等;《东北水利水电》;20020425(第04期);31 *

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