[发明专利]一种基于元胞自动机的土壤养分流失仿真模拟方法

权利要求书

1.一种基于元胞自动机的土壤养分流失仿真模拟方法，其特征在于，

其包括如下步骤：

S1：根据模拟区域实际大小、植被覆盖、降雨情况建立元胞数组，通过随机生成小于降雨概率的元胞数组模拟降雨事件的发生；

S2：根据各个元胞的植被覆盖情况确定土壤入渗速率，结合降雨量计算土壤入渗量和残留在地表的雨量；

S3：通过坡度对地表径流量进行转换，根据高程关系确定每个元胞内径流的流入或流出关系；

S4：根据元胞在径流过程中的径流的流入或流出关系判断土壤养分的流失或汇集，并依据植被覆盖确定土壤养分变化速率，最后计算径流发生后的土壤养分情况；

S5：建立循环函数重复步骤S1至S4，模拟降雨发生后不断发生的降雨、入渗、径流及土壤养分变化过程，当循环函数运行超过设定的降雨时间raintime后停止循环，并输出此时土壤养分流失情况，即对模拟区域的土壤养分流失情况完成了仿真模拟。

2.根据权利要求1所述的一种基于元胞自动机的土壤养分流失仿真模拟方法，其特征在于，步骤S1中的元胞数组的构建过程为：在Matlab中建立若干个大小为n*n的矩阵，矩阵中的每个元素代表一个元胞，每个矩阵则代表一个元胞数组。

3.根据权利要求2所述的一种基于元胞自动机的土壤养分流失仿真模拟方法，其特征在于，所述元胞数组的数量等于所涉及的元胞状态参数的数量，每个元胞数组内的元胞值代表大小为n*n m²的区域内每块土壤所对应参数的值；涉及到元胞状态参数包括高程t、元胞的坡度s、降雨量rain、入渗量infil、入渗速率infilrate、径流流出量flowout、径流流入量flowin、邻居元胞径流流出量surflowout、径流速率runoffrate、土壤养分含量nutrition以及土壤养分变化量nutrichange。

4.根据权利要求3所述的一种基于元胞自动机的土壤养分流失仿真模拟方法，其特征在于，步骤S1的实现方式如下：

1)降雨发生时，使用生成值域区间内随机数的方式，确定此次降雨强度arain，具体公式为

其中sumrain为降雨总量，rainday为降雨天数，raintime为降雨持续时间；

2)使用元胞数组降雨量rain反映当前每个元胞内的降雨情况，对于生成的n*n大小的随机数元胞数组，小于降雨落入概率的元胞则认为该元胞存在降雨，存在降雨的元胞状态为1，其余为0，具体公式为

rain＝arain×(rand(n)prain) (2)

其中rand(n)为大小为n*n的随机数矩阵，prain为雨水落入概率。