[发明专利]黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及生态水文领域，具体地，涉及黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法。

背景技术

沟道是黄土丘陵区主要的地貌类型之一,其面积占到该区总面积的50%-60%。土壤水分是一个重要的生态学和水文学变量，对不同尺度产流产沙、植被生长和气象变化等近地表生态水文过程具有重要影响。但是，由于沟道地形的复杂性，以往黄土丘陵区流域和区域尺度土壤水分研究多数只关注坡面，而忽视了沟道，因此对该区域土壤水分的了解并不全面。一个主要的原因就是沟道地形复杂，坡度大，土壤水分测定十分困难且成本高，而相比沟道，坡面土壤水分测定要方便许多。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法。

根据本发明的一个方面，提供一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，包括如下步骤：

步骤1：在研究区沟道和坡面分别布设土壤水分监测样点，其中，样点覆盖沟道和坡面不同土地类型和地形位置，以便能够代表沟道和坡面土壤水分实际状况；

步骤2：通过连续测定方法，获取小流域沟道和坡面的土壤水分数据，连续测定方法中的测定时间涵盖研究区土壤干湿状况，以便能够代表所述研究区生长季土壤水分变化状况，其中，所述土壤水分数据包括样点土壤含水量；

步骤3：假设沟道和坡面各自所有样点土壤含水量的算术平均值分别代表沟道和坡面的土壤平均含水量，在剔除错误数值的基础上，将沟道所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测沟道土壤水分时间序列数据η_j，将坡面所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测坡面土壤水分时间序列数据μ_j；

ηj=Σi=1Nηij;μj=Σi=1Mμij]]>

式中η_ij和μ_ij分别为沟道和坡面第i个样点第j次测得的土壤含水量；N和M分别是沟道和坡面所布设土壤水分监测样点数目；

步骤4：分别将实测沟道土壤水分时间序列数据和实测坡面土壤水分时间序列数据进行秩排序分别得到实测沟道土壤水分秩序列数据η_k和实测坡面土壤水分秩序列数据μ_k，进而构建估算沟道土壤水分所需的观测算子

步骤5：通过观测算子和实测坡面土壤水分秩序列数据μ_k得到估算沟道土壤水分秩序列数据

η~k=μk+δ~k---(1)]]>

式（1）中，为估算沟道土壤水分秩序列数据，μ_k为实测坡面土壤水分秩序列数据，为观测算子；

然后将估算沟道土壤水分秩序列数据和实测坡面土壤水分秩序列数据μ_k分别转换为估算沟道土壤水分时间序列数据和实测坡面土壤水分时间序列数据，并计算误差；