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龙图腾网获悉中国农业科学院农业资源与农业区划研究所申请的专利一种农田冬灌水运移过程的评估系统、方法和存储介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120145929B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510320068.6，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种农田冬灌水运移过程的评估系统、方法和存储介质是由雷秋良;张天鹏;杜新忠;马永刚;刘宏斌;樊秉乾;安妙颖;荆勇;孙文涛;李波;曲航;隋世江;柳艳青;武淑霞设计研发完成，并于2025-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种农田冬灌水运移过程的评估系统、方法和存储介质在说明书摘要公布了：本发明公开了一种农田冬灌水运移过程的评估系统、方法和存储介质，包括以下步骤：步骤1：研究区、研究时间、验证区选取；步骤2：解析研究区的冬灌水运移路径，分为“引水渠‑农田表层‑农田地下‑排水沟”4级，构建水运移系统；步骤3：构建引水渠水运移算法；步骤4：构建农田地表水运移算法；步骤5：构建农田地下水运移算法；步骤6：构建排水沟水运移算法。利用本发明的方法和系统，能够通过对灌排水量和时间的模拟与预测，提出合理的灌排水改善方法。在黄河流域宁夏段进行预测，冬灌期的34天总体时间保持不变，整体向后延迟了1到8天进行水量节省的预测。预测结果表明，延期冬灌可有效提高水在引水渠的传输效率。

本发明授权一种农田冬灌水运移过程的评估系统、方法和存储介质在权利要求书中公布了：1.一种农田冬灌水运移过程的评估方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：研究区、研究时间、验证区选取；研究区、研究时间、验证区选取原则包括以下：灌排体系的完善性；研究时间的代表性；验证区的典型性；技术和数据支持的可行性； 步骤2：解析研究区的冬灌水运移路径，分为“引水渠-农田表层-农田地下-排水沟”4级，构建水运移系统；引水渠水运移路径解析；农田表层水运移路径解析；农田地下水运移路径解析；排水沟水运移路径解析；水运移系统构建；根据解析后的结构，构建完整的冬灌水运移系统；解析研究区的冬灌水运移路径包括以下步骤： 所述引水渠水运移路径解析：黄河引水WDI至引水渠Cn，经过蒸发损失ECn和人为损失WU后，引至农田灌溉WF； 所述农田表层水运移路径解析：农田灌溉WF和降雨P水到农田，经过农田水蒸发EF和抽水灌溉PI后下渗至地下水PSA，部分水反补地表RSA；灌溉前农田含水量为Wsa，灌溉后农田含水量为Wsb； 所述农田地下水运移路径解析：农田表层水下渗至农田地下PSA，经过农沟下渗IS1、反补地表RSA和抽水灌溉PI后，流至排水沟RFDi和黄河RFD0；灌溉前地下水位为Wua，灌溉后地下水位为Wub； 所述排水沟水运移路径解析：地下水流至排水沟RFDi后Dn，经过蒸发损失EDn，流入黄河WDR； 步骤3：构建引水渠水运移算法；构建引水渠水运移算法包括：引水渠水平衡算法构建；水蒸发算法构建；水汽压算法构建；40min尺度算法构建； 构建引水渠水运移算法具体包括： 所述的引水渠水平衡算法构建；引水渠从河流中引水，经过n级引水渠后至农田；引水渠从河流中引水到农田的算法如下： WF＝WDI-ECn-WU＝Cn-WU 其中，WF为到田水量；WDI为河流引水量；EC为引水渠蒸发量；n为不同级别引水渠，1,2,3,…,n；WU为未经农田的未利用水量；C为不同级别引水渠水的留存量； 所述的水蒸发算法构建；水蒸发采用经过研究区适宜性修改后的道尔顿定理计算： 其中，E为水面温度下的饱和水汽压，25℃时为3170pa；e150为水面150cm高处的实际水汽压；u150为水面以上150cm处的风速u1+流速u2，单位ms； 所述的水汽压算法构建： 1饱和水汽压计算： 其中，t为摄氏度； 2实际水汽压计算： e＝Ef 其中，f为相对湿度；相对湿度直接反映空气距离饱和的程度；当f＝100％时，空气已经达到饱和，未饱和时，f100％，过饱和时f100％；相对湿度的大小不仅与大气中水汽含量有关，而且也随气温升高而降低；当水汽压不变时，气温升高，饱和水汽压增大，相对湿度会减小； 所述的40min尺度算法构建；受到地球自转的影响，温度为主要影响下的蒸发趋势呈余弦函数周期性波动；余弦函数被引入计算40min尺度的水量蒸发；简化公式如下： 其中，EC为瞬时蒸发量；c0为平均蒸发量，受均温控制；A为水蒸发振幅，受最低温和最高温控制；c为水蒸发的径向频率；t为40min尺度的单位时间；为水蒸发对温度响应的滞后时间；模拟时间为10点到次日10点，40min为基本计算单位； 步骤4：构建农田地表水运移算法；构建农田地表水运移算法包括：引水渠水平衡算法构建；地表水渗透到地下水PSA算法构建；农田蒸散发EF算法构建；地下水层对农田地表的水量补给RSA算法构建； 引水渠水平衡算法构建；地表水渗透到地下水PSA算法构建；农田蒸散发EF算法构建；地下水层对农田地表的水量补给RSA算法构建； 所述的方法，所述步骤4中，构建农田地表水运移算法具体为： 所述的引水渠水平衡算法构建；引水先进入农田表层T；农田表层动态平衡公式为： PSA＝P+WF-EF+RSA+Wsa-Wsb 所述的地表水渗透到地下水PSA算法构建；当某层的含水量超过其田间持水量，且下层未饱和时，水分将会渗透；当土层冻结时，没有水分从土层流出；土层中可渗透水量可以通过下式计算： SWly,ex＝SWly-FCly 其中，SWly,ex表示某天土层的可渗透水量，mm；SWly表示某天土层的含水量，mm；FCly表示土层的田间持水量，mm；从上层渗透到下层的水量用存储演算方法来计算；计算方程式为： 其中，wpere,ly表示某天渗透到下土层的水量，mm；Δt表示时间步长，h；TTpere表示渗透时间，h；各层的渗透时间都不同，计算式为： 其中，SATly表示土壤层的饱和含水量，mm；FCly表示土壤层的田间持水量，mm；Ksat表示该层的饱和渗透系数，mmh； 所述的农田蒸散发EF算法构建； 农田总进水量-渗漏＝蒸发量＝水面蒸发+40min土壤蒸发： 当总引水量土壤100％含水量，执行水面蒸发程序； 当总引水量≤土壤100％含水量或总引水量-蒸发量-下渗量≤土壤100％含水量，执行土壤蒸发程序； 当总引水量或含水量≥田间最大持水量，蒸发量＝Esoil,ly； 当总引水量或含水量田间最大持水量，蒸发量＝Esoil,ly*exp[2.5含水量-田间持水量田间持水量-凋萎含水量]；冬灌期间凋萎含水量为0； 所述的地下水层对农田地表的水量补给RSA算法构建； RSA仅当浅层含水层的储水量超过用户定义的阈值时才会发生；某天通过RSArevap从含水层迁移的最大水量为： wrevap,mx＝βrev×E0 其中，wrevap,mx表示因土壤水分不足进入土壤带的最大水量，mm；βrev表示revap系；E0表示某天的潜在蒸散发量，mm；某天的实际revap量为： wrevap＝0aqsh≤aqshthr,rvp wrevap＝wrevap,mx-aqshthr,rvpaqshthr,rvp＜aqsh＜aqshthr,rvp+wrevap,mx wrevap＝wrevap,mxqsh≥aqshthr,rvp+wrevap,mx 其中，wrevap表示因土壤水分不足进入土壤带的实际水量，mm；wrevap,mx表示因土壤水分不足进入土壤带的最大水量，mm；aqsh表示第i天浅层含水层的初始储水量，mm；aqshthr,rvp表示revap发生时浅层含水层的水位阈值，mm； 步骤5：构建农田地下水运移算法；构建农田地下水运移算法包括： 建立农田地下层动态平衡公式为： RFDi＝PSA-RSA-PI+ISi-Wua+Wub 地下水补给河道和排水沟的计算方法以水力梯度为核心，利用达西定律描述河水与地下水间的渗流关系，并通过积分公式计算河道沿程的总补给量； 河道、排水沟与地下水的水力梯度算法构建； 地下水补给河道和排水沟的主要驱动力是河水与地下水之间的水力梯度，定义为： ΔH＝hr-hg 其中，ΔH是水力梯度；hr是河水位高度；hg是地下水位高度；当hrhg时，河水补给地下水；当hrhg时，地下水补给河道； 河水与地下水间的渗流关系算法构建；河水与地下水之间的渗流通过达西定律描述： Q＝KsA×ΔHd 其中，Q是渗流量，单位时间通过单位面积的水量，m3s；Ks是河床沉积物的渗透系数，ms；A是渗流面积，m2；ΔH是水力梯度；d是河床沉积物的厚度，m； 河道和排水沟补给地下水算法构建；在大尺度研究中，河道和排水沟补给地下水的总量用以下公式计算： 其中，G是总补给量m3s；L是河道长度m；Bx是河床宽度的函数，随x变化；hrx和hgx分别是河水位和地下水位随河道长度的分布； 河道蒸散作用影响算法构建；在计算地下水补给河道时，需考虑河道蒸散作用的影响；蒸散量的计算可通过经验公式计算： E＝α×P×exp-β×d 其中，E是蒸散量m3s；β是经验系数；P是潜在蒸散量； 地下水补给的动态变化算法构建；在非稳态条件下，地下水补给河道的动态变化可通过以下连续性方程描述： 其中，S是河道与地下水系统的储存量；Qin是进入河道的补给量；Qout是离开河道的流出量；地下水补给河道的计算通常结合数值模拟，通过有限元法求解控制方程： 其中，h是水头，m；K是渗透系数张量；R是源汇项； 水从排水沟入渗到地下水ISi；i值一般为1，农渠到农沟，水从农沟入渗到地下水；采用所述PSA算法； 水从排水沟入渗到地下水RFDi；i值为0，表示地下水直接进入黄河；i值为1、2、3…，表示地下水进入排水沟，依靠水势差；RFDi计算公式为： RFDi＝S×d1+d2×h2 其中，S为沟长m；d1和d2为排水沟上底和下底m；h为高m；内坡比是1:2，根据地下水量换算公式为： RFDi＝S×d2+Wub-hi×Wub-hi2 其中，Wub为灌水后地下水量m；hi为灌水前后地下水位差； 步骤6：构建排水沟水运移算法；构建排水沟水运移算法包括： 输水能力算法构建；曼宁公式用于描述排水沟内水流速度v和流量Q： Q＝v×A 其中，v是流速ms；n是曼宁粗糙系数；Rh是水力半径m，定义为湿润截面积A除以湿周P；S是沟渠坡度；A是湿润截面积m2； 渗漏速率算法构建；排水沟底部的渗漏可用达西定律描述： 其中，q是单位面积渗漏速率ms；Ks是沟渠底部土壤渗透系数ms；H是水深与地下水位之间的水力梯度；d是沟渠底部土壤的厚度； 排水沟水动态平衡算法构建；排水沟内的水量动态变化满足水量连续性方程： 其中，V是排水沟内的水体积；Qin是进入排水沟的水量；Qout是排水沟的流出水量；L是渗漏损失；E是蒸发损失； 水波传播算法构建；在动态条件下，排水沟内的水运移可通过圣维南方程描述： 其中，h是水深；Q是流量；A是湿润截面积；g是重力加速度；n是曼宁粗糙系数； 渠水进入农沟WU；可选是否进入农沟、进入农沟的比例是多少；计算公式： WF108m3＝C4×i。

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