【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农田蒸散发计算领域，具体涉及一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法及装置。
技术介绍
1、目前在灌溉决策中，农户通常基于土壤水分上下限制定灌溉制度，未考虑作物实际耗水过程；在智慧化灌区建设中，虽然提出基于作物et(evapotranspiration，农田蒸散发)的动态灌溉管理制度的制定，但et数据采集量大，测量仪器昂贵。
2、现有技术如cn116205086a公开的一种日尺度农田蒸散发时空连续遥感估算方法，其估算方法包括：获取modis数据；根据modis数据获取修订型温度植被干旱指数；获取晴天条件下的蒸发比；根据晴天条件下的蒸发比获取有云天条件下的蒸发比；根据modis数据获取晴空条件下的瞬时净辐射；根据所述晴空条件下的瞬时净辐射计算日尺度地表净辐射；根据的日尺度地表净辐射、晴天条件下的蒸发比以及有云天条件下的蒸发比计算日尺度农田蒸散发信息；根据日尺度农田蒸散发信息以及双源农田蒸散发模型计算土壤蒸发与植被蒸腾中的任一组分，通过差值的方法实现另一组分的求解。
3、该方法虽然实现了研究区农田蒸散发的逐日连续模拟，但存在如下缺点。
4、计算过程复杂：目前的et计算方法涉及到复杂的植物生理学过程或采用了复杂的模型估算方法，通常需要考虑多个气象因素(如净辐射、水汽压差、温度等)和植被参数(如叶面积指数、气孔导度)以及水汽传输的动力学过程。这导致了et计算过程中需要大量的数据输入和进行复杂的计算程序，此外，在模型估算中需要输入较多的参数，某些参数(如气孔导度)难以获取，依赖于经验值
5、测量成本高：数据采集所需的测量仪器价格昂贵，测量范围小，数据采集成本高。
6、时间尺度较长：通过遥感计算et的方法，需要较长的时间(卫星重访周期通常为8天)，不能及时满足实时灌溉管理决策的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法及装置，简化农田蒸散发的计算过程，同时提高et计算的准确性和效率。
2、本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，所述估算包括：
3、s1、简化水量平衡计算公式，所述水量平衡计算公式为wt-w0＝wr+p0+k+m-et，其中wt为时段末的土壤计划湿润层含水量，w0为时段初的土壤计划湿润层含水量，wr为计划湿润层增加而增加的含水量，p0为土壤计划湿润层内保存的有效降水量，k为时段内的地下水补给量，m为时段内的灌溉水量，et为时段内的蒸散量；
4、简化过程包括在计算过程中将影响程度小于设置阈值的p0、k、m忽略，则水量平衡计算公式简化为wt-w0＝wr-et，计算时段小于设置值，计划湿润层不发生变化，wr为0，则水量平衡计算公式最终简化为wt-w0＝-et，则et等于土壤耗水量；
5、s2、计算第i层土壤水分的补给率，作物经过白天的耗水后，在日落后t1时刻处日et量达到最大，对应地，计划湿润层的土壤含水量达到谷值，该时刻土壤计划湿润层中第i层土壤的平均含水率，记为swc1i；夜间，由于深层土壤水的补给，计划湿润层的土壤含水量增大，在日出前的一刻即t2时刻处达到峰值，该时刻土壤计划湿润层中第i层土壤的平均含水率，记为swc2i，则第i层土壤水分的补给率用单位时间内土壤含水率的变化量来表示，即
6、
7、s3、将第i层土壤水分的补给率叠加到白天的耗水速率，并在最终简化的水量平衡计算公式中引入土壤水分补给率，则第i层的土壤实际耗水量为：
8、wti-w0i＝ki×δti-eti；
9、其中wti为时段末i层土壤计划湿润层含水量，w0i为时段初i层土壤计划湿润层含水量，ki为时段内i层土壤的补给率，eti为时段内i层土壤的蒸散量；
10、则各土壤层的eti累加得到总et：
11、et＝∑[ki×δti-(wti-w0i)]。
12、进一步的是，土壤耗水的总量将采用分层计算的方法，以设置厚度为梯度逐层累加，根据不同作物根系分布长度和根系吸水情况，土壤厚度达到设置厚度时，不同土壤层的耗水量之和等于蒸散量。
13、进一步的是，计算第i层土壤水分的补给率时，夜间作物没有蒸散量，土壤计划湿润层含水量的变化值等于深层土壤向地表浅层土壤补给的水分，土壤水分的补给率在设置时段内是恒定的，仅与土壤质地和土壤含水量有关。
14、第二方面，本专利技术提供一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算装置，所述装置包括：
15、水量平衡简化模块，用于简化水量平衡计算公式，所述水量平衡计算公式为：wt-w0＝wr+p0+k+m-et，其中wt为时段末的土壤计划湿润层含水量，w0为时段初的土壤计划湿润层含水量，wr为计划湿润层增加而增加的含水量，p0为土壤计划湿润层内保存的有效降水量，k为时段内的地下水补给量，m为时段内的灌溉水量，et为时段内的蒸散量；
16、简化过程包括在计算过程中将影响程度小于设置阈值的p0、k、m忽略，则水量平衡计算公式简化为wt-w0＝wr-et，计算时段小于设置值，计划湿润层不发生变化，wr为0，则水量平衡计算公式最终简化为wt-w0＝-et，则et等于土壤耗水量；
17、补给率计算模块，用于计算第i层土壤水分的补给率，作物经过白天的耗水后，在日落后t1时刻处日et量达到最大，对应地，计划湿润层的土壤含水量达到谷值，该时刻土壤计划湿润层中第i层土壤的平均含水率，记为swc1i；夜间，由于深层土壤水的补给，计划湿润层的土壤含水量增大，在日出前的一刻即t2时刻处达到峰值，该时刻土壤计划湿润层中第i层土壤的平均含水率，记为swc2i，则第i层土壤水分的补给率用单位时间内土壤含水率的变化量来表示，即
18、蒸散量计算模块，用于将第i层土壤水分的补给率叠加到白天的耗水速率，再将各层土壤耗水量累加得到et，并在最终简化的水量平衡计算公式中引入土壤水分补给率，则计算公式如下：
19、wti-w0i＝ki×δti-eti；
20、其中wti为时段末i层土壤计划湿润层含水量，w0i为时段初i层土壤计划湿润层含水量，ki为时段内i层土壤的补给率，eti为时段内i层土壤的蒸散量；
21、则各土壤层的eti累加得到总et：
22、et＝∑[ki×δti-(wti-w0i)]。
23、进一步的是，水量平衡简化模块还用于分层计算土壤耗水的总量，以设置厚度为梯度逐层累加，根据不同作物根系分布长度和根系吸水情况，土壤厚度达到设置厚度时，不同土壤层的耗水量之和等于蒸散量。
24、进一步的是，补给率计算模块还用于校正，校正夜间作物没有蒸散量时的土壤水分变化，夜间土壤计划湿润层含水量的变化值等于深层土壤向地表浅层土壤补给的水分，土壤水分的补给率在设置时段内是恒定的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，所述估算包括：
2.根据权利要求1所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，土壤耗水的总量将采用分层计算的方法，以设置厚度为梯度逐层累加，根据不同作物根系分布长度和根系吸水情况，土壤厚度达到设置厚度时，不同土壤层的耗水量之和等于蒸散量。
3.根据权利要求1所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，计算第i层土壤水分的补给率时，夜间作物没有蒸散量，土壤计划湿润层含水量的变化值等于深层土壤向浅层土壤补给的水分，土壤水分的补给率在设置时段内是恒定的，仅与土壤质地和土壤含水量有关。
4.一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算装置，用于实现如权利要求1-3任意一项所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，所述装置包括：
5.根据权利要求4所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算装置，其特征在于，水量平衡简化模块还用于分层计算土壤耗水的总量，以设置厚度为梯度逐层累加，根据不同作物根系分布长度和根系吸水情况，土壤厚度达到设置厚度
6.根据权利要求4所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算装置，其特征在于，补给率计算模块还用于校正，校正夜间作物没有蒸散量时的土壤水分变化，夜间土壤计划湿润层含水量的变化值等于深层土壤向地表浅层土壤补给的水分，土壤水分的补给率在设置时段内是恒定的，仅与土壤质地和土壤含水量有关。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，所述估算包括：
2.根据权利要求1所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，土壤耗水的总量将采用分层计算的方法，以设置厚度为梯度逐层累加，根据不同作物根系分布长度和根系吸水情况，土壤厚度达到设置厚度时，不同土壤层的耗水量之和等于蒸散量。
3.根据权利要求1所述的基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算方法，其特征在于，计算第i层土壤水分的补给率时，夜间作物没有蒸散量，土壤计划湿润层含水量的变化值等于深层土壤向浅层土壤补给的水分，土壤水分的补给率在设置时段内是恒定的，仅与土壤质地和土壤含水量有关。
4.一种基于多层土壤水分变化的农田蒸散发估算装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜守政，余秀云，何清燕，崔宁博，赵璐，王明军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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