[发明专利]一种农业灌溉用水定额计算系统

权利要求书

1.一种农业灌溉用水定额计算系统，其特征在于，包括依次通信连接的数据采集模块、理论农业灌溉定额计算模块、农业灌溉用水定额校验模块、农业灌溉定额分解模块和农业灌溉用水定额查询发布模块；

所述数据采集模块用于获取计算指定灌溉分区的农业灌溉定额的数据集；

所述理论农业灌溉定额计算模块用于根据数据集计算不同频率年指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额；

所述农业灌溉用水定额校验模块用于调整指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额，使其与该分区的农业用水总量控制指标协调；

所述农业灌溉定额分解模块用于将指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额与节水灌溉定额分解为该作物关键生育期的理论灌水定额与节水灌水定额；

所述农业灌溉用水定额查询发布模块用于对指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额和关键生育期的理论灌水定额以及节水灌水定额进行查询与发布；

所述理论农业灌溉定额计算模块包括参照作物腾发量计算单元、作物需水量计算单元、作物有效降水量计算单元、作物理论灌溉定额计算单元、典型年作物理论灌溉定额筛选单元和典型年作物节水灌溉定额计算单元；

所述参照作物腾发量计算单元用于计算指定灌溉分区内及分区邻近区域气象站点的参照作物腾发量；

所述作物需水量计算单元用于根据参照作物腾发量计算指定灌溉分区内的作物需水量；

所述作物有效降水量计算单元用于计算指定灌溉分区内主要作物生育期内的有效降水量；

所述作物理论灌溉定额计算单元用于根据作物需水量和作物生育期内的有效降水量计算指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额；

所述典型年作物理论灌溉定额筛选单元和典型年作物节水灌溉定额计算单元用于确定指定灌溉分区各主要农作物任意频率年对应的典型年，并确定该主要农作物典型年下的理论灌溉定额与节水灌溉定额；

所述参照作物腾发量计算单元采用彭曼公式计算参照作物腾发量：

R_n＝R_ns-R_nl

R_ns＝(1-α)R_s

其中ET₀表示参照作物腾发量，R_n表示净辐射，G表示土壤热通量度，γ表示湿度计常数，T表示2m高处的平均气温，u₂表示2m高处的风速，e_s表示饱和水汽压，e_a表示实际水汽压，Δ表示温度水汽压曲线的斜率，R_ns表示净短波辐射，R_nl表示净长波辐射，α表示参照作物反射率，R_s表示太阳辐射，n表示实际日照时数，N表示理论日照时数，R_a表示天项辐射，a、b均为回归系数，其采用经校正的分布参数值；

所述作物需水量计算单元计算作物需水量的公式为：

ET_cij＝K_ci×ET_0j

其中K_ci表示第i种作物系数，ET_ji表示在充分灌溉条件下作物生长模型模拟得到第i种作物在第j年下的作物耗水量，对于水田作物其表示常规淹灌下的耗水量，对于旱地作物其表示作物不受旱下的耗水量，ET_0j表示第j年下的参照作物腾发量，m为气象数据时间序列且m≥30年，ET_cij表示第i种作物在j年下的需水量；

所述作物有效降水量计算单元中，若指定灌溉分区为水田作物，则作物有效降水量计算公式为：

若指定灌溉分区为旱地作物，则采用改进USDA-SCS法计算作物有效降水量，计算公式为：

其中P_ejw表示第j年水田作物的有效降水量，P_rjw表示第j年第r天水田作物的降水量，D_rjw表示第j年第r天水田作物的排水量，n为该水田作物生育期的天数，P_ejd表示第j年旱地作物的有效降水量，表示改进系数，其采用分布式校正参数，SF表示土壤水分储因子，P_tjd表示第j年第t旬旱地作物的降水量，ET_ctjd表示第j年第t旬的旱地作物需水量，u为该旱地作物生育期旬总数；

所述作物理论灌溉定额计算单元中，若指定灌溉分区为水田作物，则各主要作物的理论灌溉定额的计算公式为：

I_jw＝ET_cjw+R_j-P_ejw

若指定灌溉分区为旱地作物，则各主要作物的理论灌溉定额的计算公式为：

I_jd＝ET_cjd-P_ejd

其中I_jw表示第j年水田作物生育期的理论灌溉定额，ET_cjw表示第j年水田作物的需水量，R_j表示第j年水田作物的渗漏量，P_ejw表示第j年水田作物的有效降水量，I_jd表示第j年旱作物生育期的理论灌溉定额，ET_cjd表示第j年旱作物的需水量，P_ejd表示第j年旱作物的有效降水量；

所述农业灌溉用水定额校验模块包括单个作物灌溉定额校验单元和农业用水定额体系校验单元；

所述单个作物灌溉定额校验单元用于确定指定灌溉分区不同频率年单个作物的灌溉定额初始值；

所述农业用水定额体系校验单元用于判断指定灌溉分区各主要作物的灌溉定额初始值是否满足农业用水定额体系校验公式，若是则确认指定灌溉分区各主要作物的灌溉定额初始值，否则依照指定灌溉分区各主要作物的灌溉面积由大到小的顺序依次调减该作物的灌溉定额初始值，直至农业用水定额体系校验公式成立；

所述单个作物灌溉定额校验单元中单个作物的灌溉定额初始值的计算公式为：

I_i(初始值)＝I_i+I_i(附加)

所述农业用水定额体系校验单元中农业用水定额体系校验公式为：

∑I_i(初始值)×S_i/μ≤min(w_阈值，W_供)

其中I_i(初始值)表示第i种作物的灌溉定额初始值，I_i表示第i种作物生育期的理论灌溉定额，I_i(附加)表示第i种作物生育期外的附加用水定额，S_i表示第i种作物的有效灌溉面积，μ表示指定灌溉分区的灌溉水有效利用系数，w_阈值表示指定灌溉分区的农业灌溉用水总量控制阈值，W_供表示指定灌溉分区的农业灌溉供水能力；

所述农业灌溉定额分解模块包括附加灌溉定额分解单元和生育期内灌溉定额分解单元；

所述附加灌溉定额分解单元用于分离出指定灌溉分区各主要作物生育期外的附加用水定额；

所述生育期内灌溉定额分解单元用于将指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额与节水灌溉定额分别分解为相应的该作物关键生育期的理论灌水定额与节水灌水定额，其中节水灌溉定额取作物生长模型模拟节水灌溉条件下的灌溉量计算值。

2.根据权利要求1所述的农业灌溉用水定额计算系统，其特征在于，所述数据采集模块包括理论农业灌溉定额数据采集单元和农业灌溉用水定额校验数据采集单元；

所述理论农业灌溉定额数据采集单元用于获取计算不同频率年指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额的数据集，其中包括指定灌溉分区内及分区邻近区域至少近30年历史日气象数据及相应的降水量数据、分布式A-P公式校正系数、分布式主要作物系数和分布式有效降水量计算参数；

所述农业灌溉用水定额校验数据采集单元用于获取对指定灌溉分区各主要作物的理论灌溉定额进行校验的数据集，其中包括指定灌溉分区农业灌溉试验数据、农业用水总量控制指标、灌溉水有效利用系数、种植结构和灌溉面积。