[发明专利]农田风蚀量预测模型及风蚀量预测方法

摘要

本发明公开了一种农田风蚀量预测模型，该模型为固定起沙风速条件下的农田风蚀量预测模型，其表达式为Qdt＝a1·C·R·E·W·exp(b1·k·U)。在此基础上，本发明还公开了一种次农田风蚀量预测模型，其表达式为Qdt′＝10‑2·a1·C·R·E·W·∑j＝1[Tj·exp(b1·k·Uj)]。另外，本发明同时公开了一种农田风蚀量预测方法，其通过建立标准基础模型，然后输入相互独立的风力侵蚀因子、粗糙干扰因子和土壤抗蚀因子，得到一个经验模型，据此对待观测地区的农田风蚀量进行预测。本发明的模型包含了风力侵蚀因子、粗糙干扰因子、土壤可蚀性因子和土壤湿度因子等影响农田土壤风蚀的主要因子，是国内第一个包含了主要风蚀影响因子的农田风蚀经验模型。

主权项

一种农田风蚀量预测方法，其特征是，包括以下步骤：(1)建立风洞条件下的农田风蚀标准基础模型Qwt＝a1·exp(b1·Uwt)，以该模型为基础，对其风速和尺度进行修订，获得大田条件下的农田风蚀标准基础模型模型Qwt＝a1·exp(b1·Uwt)中：Qwt为风洞条件下翻耕耙平地的土壤风蚀模数，单位：g/(m2·hr.)；Uwt为风洞条件下的起沙风速，单位：m/s；a1为风洞条件下翻耕耙平地的风蚀强度与风速关系函数的系数；b1为表征风洞条件下翻耕耙平地的风蚀强度随风速变化快慢的常数项；模型中：C为尺度修订系数,尺度修订系数的含义为大田条件下土壤风蚀模数与风洞条件下土壤风蚀模数之比；k为气象站10m高度起沙风速与风洞条件50cm高度起沙风速之间进行换算时的风速修订系数；U为气象站10m观测高度的起沙风速，单位为m/s；(2)对同一地区不同地类表面的输沙强度和地表粗糙度进行观测，根据观测结果建立大田条件下地表粗糙度与输沙强度关系公式，即第一标准基础模型：其中，a2为大田条件下输沙强度与地表粗糙度关系函数系数，b2为表征输沙强度随地表粗糙度变化快慢的常数项，z0为翻耕耙平地的地表粗糙度，Sdt1为大田条件下翻耕耙平地的农田土壤输沙强度，单位为g·m‑1·hr.‑1；然后计算待观测农田的地表粗糙度条件下的农田输沙强度与Sdt1的比值R，则其中，为待观测农田的输沙强度，z0′为待观测农田的地表粗糙度；(3)对同一地区内不同土壤质地的翻耕耙平地的易风蚀物含量和农田风蚀量进行观测，根据观测结果建立大田条件下的农田土壤风蚀量与土壤中易风蚀物含量关系公式，即第二标准基础模型：Fdt＝a3·ef‑b3，其中，ef为大田条件下的农田风蚀标准基础模型所处翻耕耙平地中易风蚀物含量，a3和b3分别为土壤中易风蚀物含量与土壤风蚀量关系公式中易风蚀物含量的系数和常数项，Fdt为大田条件下的农田土壤风蚀量，单位为g·m‑2；然后计算待观测农田翻耕耙平地土壤易风蚀物含量条件下的农田土壤风蚀量与Fdt的 比值E，则其中，F′dt为待观测农田的土壤风蚀量，ef′为待观测农田的土壤中易风蚀物含量；(4)对同一地点的土壤含水率与输沙强度进行观测，根据观测结果建立大田条件下农田输沙强度与表层土壤含水率的关系公式，即第三标准基础模型：其中，a4和b4分别为土壤含水率与输沙强度关系公式中土壤含水率的系数和常数项，Sdt2为大田条件下的农田土壤输沙强度，单位为g·m‑1·hr.‑1；wf为大田条件下的农田风蚀标准基础模型所处翻耕耙平地的表层土壤含水率，单位为％；然后计算待观测农田翻耕耙平地土壤含水率条件下输沙强度与Sdt2的比值W，则其中，wf′为待观测农田的土壤含水率，单位为％，为待观测农田土壤输沙强度；(5)同时将步骤(2)所得R、步骤(3)所得E、步骤(4)所得W均以乘的关系代入模型中，建立得到固定起沙风速条件下的农田风蚀量预测模型：Qdt＝a1·C·R·E·W·exp(b1·k·U)；或，进一步将次风蚀事件、风蚀期或风蚀季不同等级风速下的累计时间代入模型Qdt＝a1·C·R·E·W·exp(b1·k·U)中，建立次风蚀事件、风蚀期或风蚀季的农田风蚀量预测模型：Qdt′＝10‑2·a1·C·R·E·W·∑j＝1[Tj·exp(b1·k·Uj)]；(6)然后对待测农田区的地表粗糙度z0′、土壤易风蚀物含量ef′及土壤含水率wf′进行观测或检测，所得观测或检测结果代入步骤(5)所得模型Qdt＝a1·C·R·E·W·exp(b1·k·U)中，计算出某一起沙风速条件下待测农田区的农田风蚀量；或，对待测农田区的不同等级风速Uj及其累计时间Tj、地表粗糙度z0′、土壤易风蚀物含量ef′及土壤含水率wf′进行观测或检测，所得观测或检测结果代入步骤(5)所得模型Qdt′＝10‑2·a1·C·R·E·W·∑j＝1[Tj·exp(b1·k·Uj)]中，计算出待测农田区的次农田风蚀量。