一种土基材料蓄水能力评估方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及蓄水能力评估技术领域，公开了一种土基材料蓄水能力评估方法、装置、设备及存储介质，该方法包括获取合成土壤参数，基于合成土壤参数构建合成土壤渗透模型；获取目标沙漠区域的环境参数，基于目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型；获取水分入渗实验数据，利用水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型；利用土基材料蓄水能力评估模型生成合成土壤蓄水量；基于合成土壤蓄水量评估土基材料蓄水能力。本发明专利技术通过精准描述合成土壤中水分运移过程，实现了对不同土基材料的蓄水能力进行评估，进而利用评估结果为沙漠治理和合理开发利用提供技术支持。治理和合理开发利用提供技术支持。治理和合理开发利用提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种土基材料蓄水能力评估方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及蓄水能力评估
，具体涉及一种土基材料蓄水能力评估方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]干旱缺水是造成地区荒漠化生态脆弱的最主要原因，土基材料通过改变沙子疏松结构为粘性土，增加沙漠地表水分涵蓄能力，是沙漠治理普遍方法的一个有潜力的替代方法。土基材料通过在沙子颗粒中加入适当黏度的水溶性物质，得到合成土壤，使得沙子“土壤化”，增强了沙子对水分的滞留存储能力，因此土基材料的蓄水能力是其重要的性能指标。由于土基材料中水分运移具有滞留效应，其中水分迁移表现出异常的非玻尔兹曼标度特性，经典的水分入渗Richards（理查兹）方程难以描述该过程。因此如何精准描述合成土壤中水分运移过程，来评估不同土基材料的蓄水能力，为地区沙漠治理和合理开发利用提供技术支持成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种土基材料蓄水能力评估方法、装置、设备及存储介质，以解决如何精准描述合成土壤中水分运移过程，来评估不同土基材料的蓄水能力，为地区沙漠治理和合理开发利用提供技术支持的技术问题。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种土基材料蓄水能力评估方法，包括：获取目标沙漠区域的环境参数，基于目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型；其中，目标沙漠区域的环境参数包括沙漠沙体积含水率、沙漠沙导水率、沙漠沙渗透系数、环境温度、环境湿度、风速和降雨参数；获取合成土壤参数，基于合成土壤参数构建合成土壤渗透模型；其中，合成土壤参数包括合成土壤体积含水率、合成土壤导水率和合成土壤沙渗透系数；获取水分入渗实验数据，利用水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型；利用土基材料蓄水能力评估模型生成合成土壤蓄水量；基于合成土壤蓄水量评估土基材料蓄水能力，生成土基材料蓄水能力评估结果。
[0005]本实施例提供的土基材料蓄水能力评估方法，通过构建合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型，来高效模拟合成土壤的水分入渗过程，精准描述合成土壤中水分运移过程，实现了对不同土基材料的蓄水能力进行评估，进而利用评估结果为沙漠治理和合理开发利用提供技术支持。
[0006]在一种可选的实施方式中，基于合成土壤参数构建合成土壤渗透模型，包括：基于合成土壤体积含水率、合成土壤导水率和合成土壤沙渗透系数构建合成土壤渗透模型，合成土壤渗透模型的表达式如下所示：
其中，，分别表示垂向空间位置和当前时刻，表示目标沙漠区域地表位置，表示合成土壤与沙漠沙接触位置，表示合成土壤体积含水率，表示时间分数阶导数，其中表示分数阶导数，表示时间分数阶阶数，表示合成土壤导水率，表示合成土壤渗透系数。
[0007]在一种可选的实施方式中，基于目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型，包括：基于沙漠沙体积含水率、沙漠沙导水率和沙漠沙渗透系数构建沙漠沙渗透模型；沙漠沙渗透模型的表达式如下所示：其中，，分别表示垂向空间位置和当前时刻，表示合成土壤与沙漠沙接触位置，目标沙漠区域沙漠沙区域的下边界，表示沙漠沙体积含水率，表示豪斯多夫导数，表示豪斯多夫导数阶数，表示沙漠沙导水率，表示沙漠沙渗透系数。
[0008]在一种可选的实施方式中，在获取水分入渗实验数据，利用水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型之前，还包括：获取合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类，调整降雨参数、合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类；利用目标沙漠区域的环境参数、合成土壤参数与调整后的降雨参数、合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类进行多次水分入渗实验，生成多组水分入渗实验数据。
[0009]本实施例提供的土基材料蓄水能力评估方法，通过调整降雨参数、合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类，生成多组水分入渗实验数据；通过丰富的实验数据对水分入渗控制模型中参数进行反演，提高反演参数的泛化性。
[0010]在一种可选的实施方式中，利用水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型，包括：利用多组水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成时间分数阶阶数、时间导数阶数、土基材料渗透系数和沙漠沙渗透系数；将时间分数阶阶数、时间导数阶数、土基材料渗透系数和沙漠沙渗透系数分别输入合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型，生成土基材料蓄水能力评估模型。
[0011]本实施例提供的土基材料蓄水能力评估方法，通过多组水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，实现环境参数与土基材料蓄水能力评估模型的对应，使得所构建得到的土基材料蓄水能力评估模型可根据环境参数自适应调整，拓展土基材料蓄水能力评估模型适用范围。
[0012]在一种可选的实施方式中，利用土基材料蓄水能力评估模型生成合成土壤蓄水量，包括：采集目标沙漠区域的当前降雨量，基于目标沙漠区域的当前降雨量，利用有限差分方法对土基材料蓄水能力评估模型进行求解，生成垂向含水率分布；基于垂向含水率分
布确定沙漠沙下边界处含水率；获取合成土壤面积，基于目标沙漠区域的当前降雨量、合成土壤面积和沙漠沙下边界处含水率确定合成土壤蓄水量。
[0013]本实施例提供的土基材料蓄水能力评估方法，基于实时监测环境参数，利用土基材料蓄水能力评估模型来模拟合成土壤蓄水量，得到客观、可靠数据，可以为地区地下水资源评价和合理开发利用提供技术支持。
[0014]在一种可选的实施方式中，还包括：基于合成土壤蓄水量对目标沙漠区域的地下水补给量进行预测，生成地下水补给量预测结果。
[0015]本实施例提供的土基材料蓄水能力评估方法，通过合成土壤蓄水量这一客观数据，对目标沙漠区域的地下水补给量进行预测，生成地下水补给量预测结果，为地区地下水资源评价和合理开发利用提供技术支持。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种土基材料蓄水能力评估装置，包括：第一构建模块，用于获取目标沙漠区域的环境参数，基于目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型；其中，目标沙漠区域的环境参数包括沙漠沙体积含水率、沙漠沙导水率、沙漠沙渗透系数、环境温度、环境湿度、风速和降雨参数；第二构建模块，用于获取合成土壤参数，基于合成土壤参数构建合成土壤渗透模型；其中，合成土壤参数包括合成土壤体积含水率、合成土壤导水率和合成土壤沙渗透系数；反演模块，用于获取水分入渗实验数据，利用水分入渗实验数据对合成土壤渗透模型和沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型；第一生成模块，用于利用土基材料蓄水能力评估模型生成合成土壤蓄水量；第二生成模块，用于基于合成土壤蓄水量评估土基材料蓄水能力，生成土基材料蓄水能力评估结果。
[0017]第三方面，本专利技术提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土基材料蓄水能力评估方法，其特征在于，所述方法包括：获取合成土壤参数，基于所述合成土壤参数构建合成土壤渗透模型；其中，所述合成土壤参数包括合成土壤体积含水率、合成土壤导水率和合成土壤沙渗透系数；获取目标沙漠区域的环境参数，基于所述目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型；其中，所述目标沙漠区域的环境参数包括沙漠沙体积含水率、沙漠沙导水率、沙漠沙渗透系数、环境温度、环境湿度、风速和降雨参数；获取水分入渗实验数据，利用所述水分入渗实验数据对所述合成土壤渗透模型和所述沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型；利用所述土基材料蓄水能力评估模型生成合成土壤蓄水量；基于所述合成土壤蓄水量评估土基材料蓄水能力，生成土基材料蓄水能力评估结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述合成土壤参数构建合成土壤渗透模型，包括：基于所述合成土壤体积含水率、所述合成土壤导水率和所述合成土壤沙渗透系数构建所述合成土壤渗透模型，所述合成土壤渗透模型的表达式如下所示：其中，，分别表示垂向空间位置和当前时刻，表示目标沙漠区域地表位置，表示合成土壤与沙漠沙接触位置，表示合成土壤体积含水率，表示时间分数阶导数，其中表示分数阶导数，表示时间分数阶阶数，表示合成土壤导水率，表示合成土壤渗透系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标沙漠区域的环境参数构建沙漠沙渗透模型，包括：基于所述沙漠沙体积含水率、所述沙漠沙导水率和所述沙漠沙渗透系数构建所述沙漠沙渗透模型；所述沙漠沙渗透模型的表达式如下所示：其中，，分别表示垂向空间位置和当前时刻，表示合成土壤与沙漠沙接触位置，目标沙漠区域沙漠沙区域的下边界，表示沙漠沙体积含水率，表示豪斯多夫导数，表示豪斯多夫导数阶数，表示沙漠沙导水率，表示沙漠沙渗透系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取水分入渗实验数据，利用所述水分入渗实验数据对所述合成土壤渗透模型和所述沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型之前，还包括：获取合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类，调整所述降雨参数、所述合成土壤配比、所述合成土壤厚度和所述土基材料种类；
利用所述目标沙漠区域的环境参数、合成土壤参数与调整后的降雨参数、合成土壤配比、合成土壤厚度和土基材料种类进行多次水分入渗实验，生成多组水分入渗实验数据。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述水分入渗实验数据对所述合成土壤渗透模型和所述沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成土基材料蓄水能力评估模型，包括：利用所述多组水分入渗实验数据对所述合成土壤渗透模型和所述沙漠沙渗透模型进行参数反演，生成时间分数阶阶数、时间导数阶数、土基材料渗透系数和沙漠沙渗透系数；将所述时间分数阶阶数、所述时间导数阶数、所述土基材料渗透系数和所述沙漠沙渗透系数分别输入所述合成土壤渗透模型和所述沙漠沙渗透模型，生成所述土基材料蓄水能力评估模型。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述土基材料蓄水能力评估模型生成所述合成土壤蓄水量，包括：采集目标沙漠区域的当前降雨量，基于所述目标沙漠区域的当前降雨量，利用有限差分方法对所述土基材料蓄水能力评估模型进行求解，生成垂向含水率分布；基于所述垂向含水率分布确定沙漠沙下边界处含水率；获取合成土壤面积，基于所述目标沙漠区域的当前降雨量、所述合成土壤面积和所述沙漠沙下边界处含水率确定所述合成土壤蓄水量。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述合成土壤蓄水量对所述目标沙漠区域的地下水补给量进行预测，生成地下水补给量预测结果。8.一种土基材料蓄水能力评估装置，其特征在于，所述装置包括：第一构建模块，用于获取合成土壤参数，基于所述合成土壤参数构建合成土壤渗透模型；其中，所述合成土壤参数包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖廷，秦明，梁犁丽，殷兆凯，李婉，简斌，戴会超，李利华，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：