(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211024660.4 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 聂卫波　李玉晨　冯正江　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 弓长 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法 (57)摘要 本发明公开了滴灌土壤湿润体尺寸的估算 方法， 过程为： 步骤1， 建立土壤湿润体尺寸估算 模型； 步骤2， 将步骤1建立的模型通过量纲分析 法简化为无量纲方程； 步骤3， 假设步骤2得到的 无量纲方程中的参数的关系； 步骤4， 根据步骤2 得到的无量纲方程代入至步骤3假设的关系中， 得到土壤湿润体尺寸估算方程； 步骤5， 通过 HYDRUS‑2D/3D软件进行模拟试验， 对模拟结果进 行非线性回归分析确定步骤4得到的土壤湿润体 尺寸估算方程中的系数及指数。 本发 明解决了 现 有技术中存在的未考虑初始含水率这一影响因 子的局限性以及田间灌溉时， 土壤湿润体垂直湿 润锋运移距离观测不便、 湿润体尺 寸估算方法复 杂、 估算精度低的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115329638 A 2022.11.11 CN 115329638 A 1.滴灌土壤 湿润体尺寸的估算方法， 其特 征在于， 具体按照以下步骤实施： 步骤1， 建立土壤 湿润体尺寸估算模型； 步骤2， 将步骤1建立的模型通过量纲分析法简化 为无量纲方程； 步骤3， 假设步骤2得到的无量纲方程中的参数的关系； 步骤4， 根据步骤2得到的无量纲方程代入至步骤3假设的关系中， 得到土壤湿润体尺寸 估算方程； 步骤5， 通过HYDRUS ‑2D/3D软件进行模拟试验， 对模拟结果进行非线性回归分析确定步 骤4得到的土壤 湿润体尺寸估算方程中的系数及指数。 2.根据权利要求1所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤1中， 土壤 湿润体尺寸估算模型为： 式(1)中， X为水平方向湿润锋运移距 离， cm； Z为垂直方向湿润锋运移距 离， cm； θ0为土壤 初始含水率， cm3cm‑3； V为施用水量， L； q为 滴头流量， L h‑1； Ks为饱和导水率， cm  h‑1。 3.根据权利要求2所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤2中， 无量 纲方程为： (1)无量纲水平方向湿润锋 运移距离X*表达式为： (2)无量纲 垂直方向湿润锋 运移距离Z*表达式为： (3)无量纲 施用水量V*表达式为： 4.根据权利要求3所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤3 中， 参数 的关系为： 式(5)中， a1、 a2为系数； n1、 n2为指数。 5.根据权利要求4所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤4中， 土壤 湿润体尺寸估算方程 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329638 A 26.根据权利要求5所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤5中， HYDRUS‑2D/3D软件进行模拟试验 采用的模型为： (1)土壤水流控制方程： 式(8)中， x为水平坐标； z为垂直坐标； θ为土壤含水率， cm3 cm‑3； t为时间； D( θ )为非饱 和扩散率， cm  h‑1； K( θ )为非饱和导水率， cm  h‑1； (2)土壤水力特性 参数采用van  Genuchten‑Mualem模型进行描述： m＝1‑1/n                      (11) 式(8)‑(11)中， h为压力水头， c m； θr为土壤残余含水率， cm3 cm‑3； θs为土壤饱和含水率， cm3 cm‑3； Se为相对饱和度； α 为土壤进气值； n与m为土壤形状参数； l 为孔隙关联度。 7.根据权利要求6所述的滴灌土壤湿润体尺寸的估算方法， 其特征在于， 步骤5的具体 过程为： 在HYDRUS ‑2D/3D中， 将 几何面设置为轴对称垂直面， 考虑到对称性， 将滴头位置设 定为A点， 水平距离采用滴灌设计中的滴头间距， 垂 直距离选取土壤表面至作 物根系长度与 不影响灌水的深度， 模拟区域设置为10 0cm×100cm的矩形平面， 根据上述设置建立 坐标系； 在模拟试验过程中， 选取土壤含水率作为初始条件， 设定模拟时间为10h， 最小时间步 长为0.01h， 最大时间步长为0.02h， 上边界与大气相通， 设定为大气边界， 左边界、 右 边界均 设定为零通量边界， 下边界设定为自由排水边界； 通过FE‑Mesh有限元分析法将模拟区域划分为三角形网格， 并对网格进行加密处理， 设 置有限元三角形外接圆最大直径 为1cm， 再输入土壤的水力参数， 即得到水平方向湿润锋运 移距离、 垂 直方向湿润锋运移距离， 再将得到的水平方向湿润锋运移距离、 垂 直方向湿润锋 运移距离代入公式(6)中， 通过非线性回归分析 得到系数a1、 a2及指数n1、 n2的值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329638 A 3