[发明专利]一种田块尺度的土壤入渗参数测算方法

摘要

本发明涉及一种田块尺度的土壤入渗参数测算方法，包括步骤：对各测试点的土壤入渗参数实测数据进行K‑S正态性检验；得到服从正太分布的土壤入渗参数理论数据；计算土壤入渗参数理论数据的实验变异函数，并用理论变异函数模型对其进行拟合，得到土壤入渗参数的理论半方差函数；根据理论半方差函数及统计特征值，计算土壤入渗参数的非条件模拟值及待测区域未测位置的土壤入渗参数的非条件模拟值Z_s；将土壤入渗参数实测数据及土壤入渗参数非条件模拟值进行Kriging插值，得到数据Z^*_ok和根据非条件模拟值Z_s以及数据Z^*_ok和计算待测区域未测位置的土壤入渗参数值。本发明能为优化地面灌溉系统设计和提高田间灌溉管理水平提供技术支持。

主权项

1.一种田块尺度的土壤入渗参数测算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对待测区域选定的各测试点的土壤入渗参数实测数据进行K‑S正态性检验；并对不服从正态分布的土壤入渗参数实测数据进行正态转换，得到服从正态分布的土壤入渗参数数据；S2、计算服从正太分布的土壤入渗参数数据的实验变异函数，并用理论变异函数模型对其进行拟合，得到土壤入渗参数的理论变异函数；S3、根据土壤入渗参数的理论变异函数及其统计特征值，计算已测区域土壤入渗参数的非条件模拟值及待测区域未测位置的土壤入渗参数的非条件模拟值Z_s；S4、将各测试点的土壤入渗参数实测数据及土壤入渗参数的非条件模拟值进行Kriging插值，得到各测试点的土壤入渗参数的Kriging插值Z^*_ok和土壤入渗参数非条件模拟值的Kriging插值S5、根据步骤S3得到的待测区域未测位置的土壤入渗参数的非条件模拟值Z_s以及步骤S4得到的Kriging插值Z^*_ok和Kriging插值计算待测区域未测位置的土壤入渗参数值Z_cs；所述步骤S2的实验变异函数的计算公式为：式中，h表示分离距离，即任意两个测试点之间的距离；a_i为测试点的坐标，N(h)表示分离距离为h的变异函数的个数；Z(a_i)表示坐标点a_i的参数；Z(a_i+h)表示坐标点a_i+h的参数；所述步骤S2的理论变异函数模型为球状模型：式中，C₀为块金值；(C₀+C₁)为基台值；R为变差距离或相关尺度；h表示分离距离，a为土壤入渗参数；所述步骤S3的非条件模拟值计算过程为：S3‑1、根据傅里叶转动带，给定入渗参数实测数据的方差σ²和均值；设定转动带数，即均匀布置在平面中直线的数量L，每条直线上谐波的数量M，最大频率Ω；设定各待测点的坐标向量：(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，…(x_n，y_n)；其中x₁表示第一个待测点的横坐标；y₁表示第一个待测点的纵坐标；x₂、y₂以此类推；n表示待测点的个数；S3‑2、计算各待测点(x_j，y_j)在第i条件线上的投影值t(j,i)：t(j,i)＝(x_j,y_j)·(cosθ_i,sinθ_i)＝x_j cosθ_i+y_j sinθ_jθ_i＝2πi/L，i＝1,2,…,n其中，θ_i表示第i条直线与0度直线的夹角；S3‑3、计算各待测点坐标向量的一维模拟值z_i(j,i)：式中，ω_k是一个独立的随机变量，在[0,2π]均匀分布；dω＝Ω/M，M为每条直线上谐波的数量，Ω为最大的频率值；ω_k＝(k‑1/2)dω，ω'_k＝ω_k+δω，δω是一个独立的随机变量，在[‑ω'_k/2，ω'_k/2]均匀分布；f(ω_k)为理论变异函数对应的径向频谱密度函数；σ²为入渗参数实测数据的方差；S3‑4、根据一维模拟值计算各点的二维模拟值：其中L表示平面上直线的条数，i表示第i条直线，j表示第j个待测点。