[发明专利]基于SWAT改进模型的虾稻共作区域水文模拟方法及系统

说明书

本发明提供了基于SWAT改进模型的虾稻共作区域水文模拟方法及系统，能够快速、准确地对虾稻共作区域进行水文模拟，为科学合理地实施虾稻共作水资源调配及区域防洪排涝提供了可靠保障。方法包括：步骤I.对SWAT模型的壶穴模块构型进行改良，将原SWAT模型中的圆锥体设定改良为四周为矩形虾沟中间为稻田的虾稻共作区域结构；并设置改进的虾稻共作区域有效储水面积的计算方法；步骤II.蒸散发算法的改进；步骤III.下渗量算法的改良；步骤IV.灌溉模块的构建；步骤V.排水模块的构建；步骤VI.水文模拟：基于待模拟地区的实测资料和模拟要求，输入模型所需的参数数据，然后运行模型，进行虾稻共作下的水文模拟。

技术领域

本发明属于基于特定计算模型的计算系统领域，具体涉及基于SWAT改进模型的虾稻共作区域水文模拟方法及系统。

背景技术

虾稻共作模式明显改善了农村的社会经济效益和生态效益。自2000年湖北省潜江市农户探索出虾稻连作种养模式以来，虾稻种养模式快速扩散辐射至湖北省、安徽省、湖南省、江苏省、江西省、河南省等21个省份，截至2018年我国虾稻种养模式面积达84万公顷。虾稻共作解决了小龙虾养殖和水稻种植的时空冲突，在经济效益和生态效益等方面具备显著优势。虾稻共作是单一水稻种植效益的3倍至4倍，“虾稻”生态大米的经济效益更大。

然而，虾稻共作显著改变了田间需水特性及其对灌溉与排水的需求，对区域降雨产流的下垫面条件和用水过程影响显著。目前，水文模型基本针对自然流域开发，不适合人类活动影响强烈的灌区水量转化模拟，更不适合虾稻共作区域的水量模拟。水平衡要素及水循环过程在田间尺度可以通过试验进行观测，但区域尺度上，若采用试验观测方法必然耗费大量的时间、人力和物力，有时限于现有观测手段也无法获得有关水平衡要素。因此，开发适用于虾稻共作区域的水文模拟方法是亟待解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于SWAT改进模型的虾稻共作区域水文模拟方法及系统，能够快速、准确地对虾稻共作区域进行水文模拟，为科学合理地实施虾稻共作水资源调配及区域防洪排涝提供了可靠保障。

本发明为了实现上述目的，采用以下方案：

本发明提供一种基于SWAT改进模型的虾稻共作区域水文模拟方法，其特征在于，包括：

步骤I. 构型改进：

对SWAT模型的壶穴模块构型进行改良，将其由原SWAT模型中的圆锥体设定改良为四周为矩形虾沟中间为稻田的虾稻共作区域结构；并且，设置改进的虾稻共作区域有效储水面积的计算方法如公式1和2所示：

A_稻田=｛（A_虾稻×10000÷α）^0.5-2×B_虾沟｝×｛（A_虾稻×10000×α）^0.5-2×B_虾沟｝×（A_HRU÷ A_虾稻）÷ 10000（公式1）