[发明专利]一种全膜双垄沟水肥运移的预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种全膜双垄沟水肥运移的预测方法及系统，所述方法包括：构建水肥运移模型；所述水肥运移模型包括土壤水力模型和溶质运移模型；基于数据库的数据、所述土壤水力模型和所述溶质运移模型获取三维可视化全膜双垄沟模型；确定所述第二水肥运移模型所需参数，并根据所述所需参数确定所述三维可视化全膜双垄沟模型的边界条件和初始条件；基于所述三维可视化全膜双垄沟模型进行模拟计算，以对全膜双垄沟降雨后膜下土壤水肥运移变化情况进行可视化显示。本发明应用少量参数综合模拟全膜双垄沟膜下水肥迁移过程为全膜双垄沟膜下追肥技术研究及配套装备的优化设计提供参考依据，为提升水肥利用率的研究提供理论基础。

技术领域

本发明涉及水肥运移模拟技术领域，特别是涉及一种全膜双垄沟水肥运移的预测方法及系统。

背景技术

数值动态模拟技术的发展为农田水肥运移评估研究提供了广泛的空间，但是建立预测全膜双垄沟水肥运移模型一直是困扰全膜双垄沟水肥运移研究者的一个难题。早期有相关研究者借助土柱实验模型模拟土壤水肥情况，但是模型无法全面的揭示土壤水肥运移的真实情况，同时以三维可视化角度对全膜双垄沟的水肥运移鲜有研究。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种全膜双垄沟水肥运移的预测方法及系统，本发明应用少量参数综合模拟全膜双垄沟膜下水肥迁移过程为全膜双垄沟膜下追肥技术研究及配套装备的优化设计提供参考依据，为提升水肥利用率的研究提供理论基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种全膜双垄沟水肥运移的预测方法，包括：

构建水肥运移模型；所述水肥运移模型包括土壤水力模型和溶质运移模型；

基于数据库的数据、所述土壤水力模型和所述溶质运移模型获取三维可视化全膜双垄沟模型；

确定所述第二水肥运移模型所需参数，并根据所述所需参数确定所述三维可视化全膜双垄沟模型的边界条件和初始条件；

基于所述三维可视化全膜双垄沟模型进行模拟计算，以对全膜双垄沟降雨后膜下土壤水肥运移变化情况进行可视化显示。

优选地，所述水力模型包括：单孔隙度模型中的VanGenuchten-Mualem model模型和Richards土壤水分运移方程；

所述VanGenuchten-Mualemmodel模型为：

其中，θ(h)表示土壤相对饱和度，θ_s表示土壤饱和含水率，θ_r表示土壤残余含水率，K(θ)表示非饱和导水率，K_s表示土壤饱和导水率，S_e表示土壤有效含水率，λ，α，m和n均表示经验参数。

优选地，所述Richards土壤水分运移方程为：

其中，θ表示土壤体积含水率，t表示入渗时间，x和y表示水平方向距离z为垂直方向距离，D(θ)表示非饱和水扩散率，K(θ)表示土壤非饱和导水率，S(x,y,z,θ)表示根系吸水速率。

优选地，所述数据库的数据为：模拟时间、迭代步长、土壤理化性质、气象数据、土壤初始含水率和溶质初始浓度。

优选地，所述溶质运移模型的表达式为：

其中，c表示土壤溶液浓度，q_i表示水流通量，D^w_i表示横向弥散系数和纵向弥散系数，θ表示土壤体积含水率。

优选地，所述初始条件为：