[发明专利]一种基于水位调控的灌区水田非点源污染负荷估算方法

摘要

本发明涉及一种基于水位调控的灌区水田非点源污染负荷估算方法，步骤如下：步骤一：壶穴构型改良；步骤二：蒸散发算法的改良；步骤三：下渗量计算方法的改良；步骤四：灌溉及排水控制模块的构建；步骤五：水田土壤侵蚀量计算方法的调整；步骤六：水田氮、磷流失量的计算方法；步骤七：改进模型的运行；步骤八：计算水田非点源污染负荷。本发明方法，分别考虑了水田在浸没状态下和排空期内的不同水文特征，同时也对各种算法进行了优化改良，有助于得到更为精确的稻田水文循环过程和养分流失过程。

主权项

1.一种基于水位调控的灌区水田非点源污染负荷估算方法，其特征在于：利用FORTRAN语言对SWAT模型的壶穴模块进行改良，建立起能够表征水田水循环过程和非点源污染之间关联的水田模块，具体方法步骤如下：步骤一：壶穴构型改良利用FORTRAN 77语言对SWAT模型的壶穴模块的源代码进行编译，并据此构建符合水田灌溉和排水特征的水田模型；步骤二：蒸散发算法的改良利用编译器对壶穴模块的蒸散发算法进行修正，由原模型提出的基于叶面积指数与最大潜在蒸散发量之间关系的概化算法，改进为根据水田淹没或排空状态，分别计算叶片截留蒸发量、水稻蒸散发量、田面水蒸散发量、土壤蒸散发量的优化算法；步骤三：下渗量计算方法的改良利用编译器对壶穴模型的渗透算法进行编译，由原壶穴模型提出的基于土壤最大持水能力和土壤含水量的计算方法，改进为基于水田储水量与水田日稳定下渗量关系的优化算法；步骤四：灌溉及排水控制模块的构建基于水稻的实际设置规程，对水位控制单元进行编译；共设置最低三条水位线用于控制水田的排水及灌溉过程：最低水位、最适水位和最高水位；步骤五：水田土壤侵蚀量计算方法的调整为保持新水田模块与原SWAT模型的参数一致性，仍采用改进通用流失方程作为水田土壤侵蚀量的计算公式；并根据水田的水位条件，对计算方法进行了优化调整；当水田处于浸没状态时，若未发生溢流或排水，则不计算土壤侵蚀过程；若有溢流或排水发生，则仅计算田埂侵蚀量，水田表土由于受到自由液面保护，不计算其侵蚀量；当水田处于排空状态下，水田田埂及田面均按可侵蚀面计算；步骤六：水田氮、磷流失量的计算方法氮、磷的流失量按其流失形态分别计算，氮的流失形态包括颗粒态氮和硝态氮，磷的流失形态包括颗粒态有机磷、颗粒态无机磷和溶解态磷；步骤七：改进模型的运行录入模型所需的基础数据，根据模型率定结果对参数进行调整；设置与改进模型相关的参数：包括壶穴面积、田埂占比、水田逐日水位数据及运行模型；步骤八：计算水田非点源污染负荷在模型输出文件中，读取水田的氮磷流失数据，分别计算流域中各水文响应单元的总氮及总磷的非点源污染负荷。