[发明专利]一种基于剖面含水率和地下水埋深的土壤剖面水量利用量计算方法

权利要求书

1.一种基于剖面含水率和地下水埋深的土壤剖面水量利用量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、数据准备与检查；

收集计算区域的土壤含水率资料、地下水埋深资料、容重、饱和含水率及土壤质地资料，并对收集资料进行数据检查和格式统一处理，土壤含水率资料为转换后的体积含水率；

步骤2、体积含水率的修正与插值；

修正过程中计算区自上至下分为三段，第一段为实测段，由多层实测含水率数据组成；实测段与地下水埋深之间为第二段，为一层；地下水埋深以下含水率取为饱和含水率，为一层；

因此，计算区从上至下每层含水率计算公式如下：

其中：θ_i为每一层计算采用的含水率；θ_ovi为第一段第i层的实测含水率；θ_ovm为第一段中实测含水率的最大值；θ_s为饱和含水率；z_i为计算剖面上每一层对应的深度；z_ovm为取样层最大深度；wtd为地下水埋深；

步骤3、选定计算区范围，计算土壤剖面储水量；

根据研究区的地下水埋深情况选择计算区范围，考虑到计算区范围应该包含整体计算时段内土体储水量发生变化的范围，故此选择的计算区最大深度大于计算时段初、末的地下水埋深即可；

每一层单位面积上的水量储量由该层的土壤含水率与计算层厚度的乘积来计算，则整个计算剖面的水量储量计算公式如下，

其中：W为单位面积上的土壤剖面储水量；d_i为层厚；θ_i为计算层的体积含水率；n为计算的总层数；

步骤4、计算土壤剖面水量利用量，并区分土壤水利用量和地下水利用量；

忽略土体水分水平向运动，考虑垂向运动，选定计算时段后，计算时段初、末的土壤剖面储水量，根据计算时段初、末的剖面水量差异，得到计算时段剖面储水量的利用量，计算公式如下，

ΔW＝W₁-W₂

其中：ΔW为单位面积上的土壤剖面水量利用量；W₁为计算时段初单位面积上的土壤剖面储水量，W₂为计算时段末单位面积上的土壤剖面储水量。

2.如权利要求1所述基于剖面含水率和地下水埋深的土壤剖面水量利用量计算方法，其特征在于：步骤1中，所述体积含水率由实测的质量含水率转换而来，具体公式如下：

θ_v＝γ×θ_m

其中：θ_v为体积含水率；θ_m为质量含水率；γ为土壤容重。

3.如权利要求2所述基于剖面含水率和地下水埋深的土壤剖面水量利用量计算方法，其特征在于：步骤1中设置多个监测点，所述体积含水率或质量含水率为多个监测点的平均值。

4.如权利要求3所述基于剖面含水率和地下水埋深的土壤剖面水量利用量计算方法，其特征在于：在对多个监测点数据求平均值前，对每个监测点实测段的多层实测含水率数据进行修正，对于含水率突变的数据剔除，同时以该监测点剔除层上下层的含水率均值替代该层含水率。

5.一种利用权利要求1-4任意一项所述土壤剖面水量利用量计算单位面积上的地下水利用量的方法，其特征在于：经过计算时段后，土体的储水被利用，土体储水的来源有两种，一种是非饱和带土壤储水的利用，另一种是地下水埋深下降，地下水埋深变动带地下水储水的利用量，根据计算时段初地下水埋深作为分隔，以地表至计算时段初地下水埋深的储水利用作为土壤水利用量，以计算时段初和计算时段末地下水埋深变动带的储水利用量来计算作为地下水利用量。

6.如权利要求5所述的地下水利用量的方法，其特征在于：地下水利用量具体计算公式如下：

ΔW_s＝ΔW-ΔW_g

其中：ΔW_g为单位面积上的地下水利用量；wtd₁为计算时段初的地下水埋深，wtd₂为计算时段末的地下水埋深；θ_t0为计算时段初地下水埋深变动带的含水率，θ_t1为计算时段末地下水埋深变动带的含水率；z为计算层的深度；ΔW_s为单位面积上的土壤水利用量。