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4.7 KiB
Python
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# 计算土壤蒸发系数
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def calculate_ke(h, u2, rh_min, k_cb, DE_i_1,REW,fw,theta_fc,theta_wp):
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"""
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计算土壤蒸发系数 ke
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参数:
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h: 株高(m)
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u2: 2米高处风速(m/s)
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rh_min: 最小相对湿度(%)
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k_cb: 基础作物系数
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DE_i_1: 前一天从土壤表层蒸发的累积深度(mm)
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TEW: 总可蒸发水量(mm)
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REW: 易蒸发水量(mm)
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few: 裸露湿润的土壤的比值
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返回:
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ke: 土壤蒸发系数
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"""
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K_cmin = 0.175
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Z_e=0.12
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kc_max = calculate_kc_max(h, u2, rh_min, k_cb)
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fc = calculate_fc(k_cb, K_cmin, kc_max, h)
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few = calculate_fev(fc, fw)
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TEW = calculate_tew(theta_fc, theta_wp, Z_e)
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kr = calculate_Kr(DE_i_1, TEW, REW)
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term1 = kr * (kc_max - k_cb)
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term2 = few * k_cb
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return min(term1, term2),few
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# 每日土壤蒸发量累积量
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#土壤蒸发有效部分
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def calculate_fev(fc, fw):
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fev = min(1 - fc, fw)
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return fev
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#计算作物覆盖率fc
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def calculate_fc(Kcb, Kcmin, Kcmax, h):
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#Kcb：作物基础系数，Kcmin：无地表覆盖的干燥土壤最小 值（约为 0.15－0.20），Kcmax：紧随湿润过程的土壤最大 值
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fc = ((Kcb- Kcmin) / (Kcmax - Kcmin)) ** (1 + 0.5 * h)
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return fc
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# 计算蒸发减少系数
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def calculate_Kr(DE_i_1, TEW, REW):
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if DE_i_1 <= REW:
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Kr = 1
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else:
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print("dd")
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Kr = (TEW - DE_i_1) / (TEW - REW)
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return Kr
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#计算Kcmax
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def calculate_kc_max(h: float, u2: float, rh_min: float, k_cb: float) -> float:
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"""
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计算作物系数上限 kc_max
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参数:
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h: 株高(m)
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u2: 2米高处风速(m/s)
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rh_min: 最小相对湿度(%)
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k_cb: 基础作物系数
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返回:
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kc_max: 作物系数上限
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"""
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term1 = 1.2 + (0.04 * (u2 - 2) - 0.004 * (rh_min - 45)) * (h / 3) ** 0.3
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term2 = k_cb + 0.5
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return max(term1, term2)
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#计算TEW
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def calculate_tew(theta_fc: float, theta_wp: float, Z_e: float) -> float:
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"""
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计算总可蒸发水量 TEW
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参数:
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theta_fc: 田间持水量(m³/m³)
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theta_wp: 萎蔫系数(m³/m³)
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Z_e: 土壤蒸发层深度(cm)
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返回:
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TEW: 总可蒸发水量(mm)
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"""
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return 1000 * (theta_fc - theta_wp) * Z_e
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# 计算深层渗漏损失
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def calculate_DP_ei(P_i, RO_i, I_i, D_e_prev, f_w):
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if (P_i - RO_i) + I_i / f_w - D_e_prev >= 0:
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return (P_i - RO_i) + I_i / f_w - D_e_prev
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else:
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return 0
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# 计算每日土壤蒸发量累积量
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def calculate_D_ei(D_e_prev, P_i, I_i, E_i, f_w, f_ew):
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RO_i=0
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T_ew_i=0
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DP_ei = calculate_DP_ei(P_i, RO_i, I_i, D_e_prev, f_w)
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D_ei = D_e_prev - (P_i - RO_i) - I_i / f_w + E_i / f_ew + T_ew_i + DP_ei
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return D_ei
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# 示例计算
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if __name__ == "__main__":
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# # 示例参数
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# h = 0.07 # 株高(m)
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# u2 = 3.0 # 2米高处风速(m/s)
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# rh_min = 20.0 # 最小相对湿度(%)
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# k_cb = 0.4 # 基础作物系数
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# K_s = 0.6 # 土壤导水率
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# K_cmin = 0.175
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# fw = 0.35 # 土壤表层被灌溉浸湿的部分
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# DE_i = 6.24 # 前一天从土壤表层蒸发的累积深度(mm)
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# DE_i_1 = 2.965 # 前一天从土壤表层蒸发的累积深度(mm)
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# theta_fc = 0.2884 # 田间持水量(m³/m³)
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# theta_wp = 0.1086 # 萎蔫系数(m³/m³)
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# Z_e = 0.1 # 土壤蒸发层深度(m)
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# # # # 计算 TEW
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# # TEW = calculate_tew(theta_fc, theta_wp, Z_e)
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# REW = 5.178 # 假设REW为TEW的40%
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# # #
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# # # # 计算各参数
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# # kc_max = calculate_kc_max(h, u2, rh_min, k_cb)
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# # fc = calculate_fc(k_cb, K_cmin, kc_max, h)
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# # few= calculate_fev(fc, fw)
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# # kr = calculate_Kr(DE_i_1,DE_i, TEW, REW)
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# ke=calculate_ke(h, u2, rh_min, k_cb, DE_i_1,DE_i,REW)
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# # 输出结果
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# print(f"土壤蒸发系数 Ke: {ke:.4f}")
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# 假设初始参数
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TEW = 1000 # 总可蒸发水量，单位：mm
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D_e_start = TEW # 模拟开始时的初始D_e
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D_e_prev = 0 # 模拟第一天的D_e，假设充分灌溉后为0
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# 假设一些每日数据，实际应用中需替换为真实数据
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P_i = 10 # 第i天的降雨量，单位：mm
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RO_i = 0 # 第i天的降雨形成地表径流量，这里假定为0，单位：mm
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I_i = 19 # 第i天渗入土壤的灌溉量，单位：mm
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k_e = 0.14 # 土壤蒸发系数
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ET_o = 8.188 # 参考作物蒸散量，单位：mm
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E_i = k_e * ET_o # 第i天的蒸发量
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T_ew_i = 0 # 第i天湿润裸露表层土壤的蒸腾量，这里假定为0，单位：mm
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f_w = 0.8 # 经灌溉湿润的土壤面积比值
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f_ew = 0.6 # 裸露湿润土壤面积比值
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D_ei = calculate_D_ei(D_e_prev, P_i, RO_i, I_i, f_w, f_ew)
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print(f"第i天末土壤完全湿润后的累积蒸发（消耗）量为: {D_ei} mm") |