[发明专利]农田风蚀量预测模型及风蚀量预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及农田风蚀研究模型及研究方法，具体的说是一种农田风蚀量预测模型及风蚀量预测方法。

背景技术

风力侵蚀是土壤侵蚀的主要类型之一。全球遭受风蚀的地区囊括全世界2/3的国家、1/4陆地面积和9亿多人口。中国是世界上受风蚀危害最严重的国家之一，发生风蚀和受其影响的面积占国土总面积的1/2以上，其中，北方旱作农田最为严重。为了准确评价风蚀的危害，进而有效防治农田的风力侵蚀，国内外学者开发出多种风蚀模型用于农田风蚀的测定和预报。国外风蚀预报研究开展较早，20世纪60年代以来，以美国为代表的发达国家已先后开发出若干风力侵蚀预报模型，包括WEQ、RWEQ、TEAM、WEAM、WEPS等。这些模型既有经验模型，也有理论模型，经验模型往往受建模区域的限制很大，在模型构建区域应用效果较好，推广应用则存在很大的局限性；理论模型一般都是简化了的推导模型，考虑的因子不全面，边界难以确定，缺乏实验和实地观测的验证，同样存在应用上的局限性。我国的风蚀预报研究起步较晚，直到20世纪末，才有学者在风蚀模型研究方面做出探索，并取得一定的进展，但由于中国土壤风蚀的特殊性、自然环境的复杂性及人为活动影响的深刻性，加之基础数据零散、协作研究不够等原因，无论是在改造国外已有模型，还是建立自己的风蚀模型方面，进展都比较缓慢，至今仍缺少一种被广泛认可，普遍适用于中国自然条件的农田风蚀模型，这是长期困扰风蚀学者的一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种农田风蚀量预测模型，并提供农田风蚀量预测模型的建立方法，以解决目前缺少适用于中国北方自然环境，包含各种风蚀因子农田风蚀模型的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种固定起沙风速条件下的农田风蚀量预测模型，其表达式为：

Q_dt＝a₁·C·R·E·W·exp(b₁·k·U)

式中：

Q_dt为大田条件下农田土壤的风蚀强度，单位为g·m^-2·hr.^-1；

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；

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；

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；

R为随地表粗糙度变化的风蚀强度与第一标准值的比值，所述第一标准值为第一标准基础模型所处翻耕耙平地的地表粗糙度条件下的输沙强度值；

E为随土壤中易风蚀物含量变化的风蚀量与第二标准值的比值，所述第二标准值为第二标准基础模型所处翻耕耙平地的易风蚀物的含量条件下的农田风蚀量；

W为随土壤中随土壤含水率变化的风蚀量与第三标准值的比值，所述第三标准值为第三标准基础模型所处翻耕耙平地的土壤含水率条件下的输沙强度值。

本发明所述的农田风蚀量预测模型，所述其中，a₂为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为第一标准基础模型所处翻耕耙平地的地表粗糙度,z₀′为待观测农田的地表粗糙度。

本发明所述的农田风蚀量预测模型，所述其中，a₃和b₃分别为土壤风蚀量与土壤易风蚀物含量关系函数中易风蚀物含量的系数和常数项，ef为第二标准基础模型所处翻耕耙平地中易风蚀物含量，ef′为待观测农田的土壤中易风蚀物含量。

本发明所述的农田风蚀量预测模型，所述其中，a₄和b₄分别为土壤输沙强度与土壤含水率关系函数中土壤含水率的系数和常数项，wf为第三标准基础模型所处翻耕耙平地的土壤含水率，单位为％，wf′为待观测农田的土壤含水率，单位为％。

基于所述固定起沙风速条件下的农田风蚀量预测模型的次农田风蚀量预测模型，其表达式为：

式中：

Q_dt′为次风蚀事件、风蚀期或风蚀季的农田土壤风蚀模数，单位为t·hm^-2；