具 体步骤如下；
[0075] 步骤1、任意畦面浅沟与作物种植方向下，设置平行于目标畦田的第一试验条田和 第二实验条田。观测运两个试验条田内的地表水流推进过程数据。基于运两个试验条田的 两组地表水流推进数据，利用一维水动力学畦灌模型，可获得第一各向同性畦面糖率m和 第二各向同性畦面糖率M。
[0076] 步骤2、根据求解二元二次方程的基本原理，将m和m代入各向异性畦面糖率所满 足的楠圆方程中，获取平行于目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的各向异性畦面糖率的 畦面糖率分量riA，W及垂直于目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的各向异性畦面糖率的 畦面糖率分量M。具体结果如表2所示：
[0077] 表 2
[007引
[0079] 步骤3、把获得的riA和M代入二维水动力学畦灌模型，获取各向异性畦面糖率下的 地表水流推进时间的模拟值。同时，将表1中所示的各向同性畦面糖率对应代入二维水动力 学畦灌模型中，获取各向同性畦面糖率下的地表水流推进时间的模拟值。
[0080] 步骤4、计算各向异性畦面糖率下的地表水流推进时间的模拟值与地表水流推进 时间的实测值之间的第一平均相对误差；同时，计算各向同性畦面糖率下的地表水流推进 时间的模拟值与地表水流推进时间的实测值之间的第二平均相对误差，W定量对比各向异 性畦面糖率与各向同性畦面糖率之间的模拟精度。该结果如表3所示：
[0081] 表 3
[0082]
[0083] 由表3可知，采用各向异性畦面糖率后，二维水动力学畦灌模型的模拟精度得W显 著提局。
[0084] 进一步地，本实施例还进行了步骤4、根据所获取的各向异性畦面糖率下的地表水 流推进过程数据的模拟值和各向同性畦面糖率下的地表水流推进过程数据的模拟值，来计 算各畦田的灌概性能指标的模拟值。其中，灌概性能指标包括灌概均匀度Ea和储水效率CU, 运两者的计算公式分别如下所示：
[0085]
[0086]
[0087] 对平均灌水深度，单位为m:
为灌概后储存在作 物根区的平均水深，单位为m，当Zavg > 0.08m时，取Zavg为0.08m，当Zavg<0.08m时，取实际的 Zavg值;其中，Z功第i个节点处的灌水深度，且Zi = kt%n为畦田的节点数目；t为水流推进时 间;k和a均为实测的上壤入渗参数。
[0088] 测试结果如表4所示：
[0089] 表4
[0090]
[0091] 由表4可知，基于各向异性畦面糖率的灌概性能指标模拟值与基于各向同性畦面 糖率的灌概性能指标模拟值的差异较大。而由表3的数据可知，基于各向异性畦面糖率的灌 概性能指标模拟值，更加接近物理事实。故由此可知，利用本发明实施例提供的方法得到的 各向异性畦面糖率，能有效提高灌概水动力学的模拟精度和灌概性能评价与分析的能力。
[0092] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明的保护范围，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种各向异性畦面糙率的获取方法，包括:步骤a、预选平行于目标畦田的长度方向 的第一实验条田，以及平行于所述目标畦田的宽度方向的第二实验条田，分别获取所述第 一实验条田的第一地表水流推进过程数据和所述第二实验条田的第二地表水流推进过程 数据； 步骤b、根据所述第一地表水流推进过程数据和所述第二地表水流推进过程数据，利用 一维水动力学畦灌模型，分别获得第一各向同性畦面糙率和第二各向同性畦面糙率； 步骤c、将所述第一各向同性畦面糙率和所述第二各向同性畦面糙率代入各向异性畦 面糙率所满足的椭圆方程中，求解得到所述目标畦田的各向异性畦面糙率，所述各向异性 畦面糙率包括平行和垂直于所述目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糙率分量。2. 根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述地表水流推进过程数据包括:地 表水深、沿实验条田长度方向上的水流推进时间、沿实验条田长度方向的垂向均布流速、沿 实验条田长度方向的单宽流量、畦面相对高程、地表水入渗率。3. 根据权利要求2所述的获取方法，其特征在于，所述一维水动力学畦灌模型的计算公 式如下所示：其中，t为沿实验条田长度方向上的水流推进时间，单位为s ; h为地表水深，单位为m; u 为沿实验条田长度方向上的垂向均布流速，单位为m/s; q为沿实验条田长度方向上的单宽 流量，单位为m3/(s · m) ;g为重力加速度，单位为m/s2;G为地表水位相对高程，且ζ =地表水 深+畦面相对高程，单位为m;η为各向同性畦面糙率，单位s/m1/3; i为地表水入渗率，单位为 m/s〇4. 根据权利要求3所述的获取方法，其特征在于，所述椭圆方程如下所示：其中，nA为平行于所述目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糙率分量;nB为垂直 于所述目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糙率分量。5. 利用权利要求1-4任一项所述的方法获取得到的各向异性畦面糙率在地面灌溉过程 中的应用。6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用包括:确定所述各向异性畦面糙 率的模拟精度，然后将所述各向异性畦面糙率应用到二维水动力学畦灌模型中，来对目标 畦田的灌溉性能进行分析与评价。7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，确定所述各向异性畦面糙率的模拟精度包 括： 步骤α、将各向异性畦面糙率代入所述二维水动力学畦灌模型中，获取各向异性畦面糙 率下的地表水流推进过程数据的模拟值；同时，将基于所述目标畦田的各向同性畦面糙率 代入所述二维水动力学畦灌模型中，获取各向同性畦面糙率下的地表水流推进过程数据的 模拟值； 步骤β、计算所述各向异性畦面糙率下的地表水流推进过程数据的模拟值与地表水流 推进过程数据的实测值之间的第一平均相对误差；同时，计算所述各向同性畦面糙率下的 地表水流推进过程数据的模拟值与所述地表水流推进过程数据的实测值之间的第二平均 相对误差； 步骤γ、根据所述第一平均相对误差和所述第二平均相对误差来确定所述各向异性畦 面糙率的模拟精度。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述二维水动力学畦灌模型的计算公式如 下所示：其中，t为水流推进时间，单位为s ; h为所述地表水深，单位为m; u和ν分别为沿X坐标方 向及y坐标方向上的垂向均布流速，单位为m/s;q和p分别为沿X坐标方向及y坐标方向上的 单宽流量，单位为m3/(s · m) ;g为重力加速度，单位为m/s2;G为地表水位相对高程，且ζ =地 表水深+畦面相对高程，单位为m;ηΑ为平行于目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面 糙率分量，单位 s/m1/3;nB为垂直于目标畦田1畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糙率分量， 单位s/m 1/3; i为地表水入渗率，单位为m/s ;β为畦面浅沟及作物种植方向与X坐标方向之间 的夹角。
【专利摘要】本发明公开了一种各向异性畦面糙率的获取方法及其应用，属于农田水利技术领域。该方法包括：预选分别平行于目标畦田的长度和宽度方向的两个实验条田，分别获取两个实验条田的第一地表水流推进过程数据。其中，该目标畦田可以理解为方块形。根据该地表水流推进过程数据利用一维水动力学畦灌模型，分别获得两个各向同性畦面糙率，并将它们代入各向异性畦面糙率所满足的椭圆方程中，求解得到目标畦田的各向异性畦面糙率，其包括平行和垂直于目标畦田畦面浅沟及作物种植方向上的畦面糙率分量。该各向异性畦面糙率能真实地反映出畦面地表对水流的阻力作用，利于提高地面灌溉水动力学的模拟精度，获得更精确的灌溉性能指标。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105723370
【申请号】CN201580000960
【发明人】章少辉, 许迪, 李益农, 白美健, 李福祥
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年11月27日