本發(fā)明涉及環(huán)境科學，特別是涉及一種包氣帶耦合運移的模擬方法、裝置、設備、介質及產品。

背景技術：

1、隨著人類生活范圍的擴大及生產活動的進行，土壤鹽漬化現(xiàn)象越來越嚴重。進入到土壤中的鹽分不僅改變了土壤結構，還影響著土壤中水分的運動與分布，其不僅通過在土壤中產生的滲透勢影響著土壤液態(tài)水的運動，也通過影響土壤中水汽的相對濕度影響著土壤水汽的運動。

2、目前，對包氣帶地下水滲流的研究常忽略溶質對液態(tài)水和水汽運動的影響，同時由于模型方程的復雜性，溫度及滲透勢對土壤水汽相對濕度的影響、溶質濃度對薄膜水厚度及表面張力的影響、溫度及基質勢對滲透勢的影響在已有研究中通常被忽略，這些都使得對干旱半干旱鹽漬化地區(qū)的地下水運動預測不準確。

3、因此，目前尚缺乏一種系統(tǒng)關聯(lián)性強、邏輯結構清晰的包氣帶水、熱、溶質耦合運移的模擬方法，用于實現(xiàn)包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程的模擬與分析。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種包氣帶水、熱、溶質耦合運移的模擬方法、裝置、設備、介質及產品。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種包氣帶耦合運移的模擬方法，所述方法包括：

3、獲取預設時間內干旱半干旱地區(qū)的大氣信息以及土體的基本物理信息；其中，所述大氣信息包括空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射度以及水汽飽和度；所述基本物理信息包括土壤含水率、土壤溫度、土壤基質勢以及土壤導電率；

4、根據(jù)所述基本物理信息，確定水分運動方程、熱量運動方程以及溶質運移方程，并利用所述水分運動方程、所述熱量運動方程以及所述溶質運移方程，構建耦合運移模型；

5、根據(jù)所述基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)；以及根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，確定所述耦合運移模型的初始條件和邊界條件；

6、利用所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行求解，并模擬預設時間內的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程。

7、可選地，所述根據(jù)所述基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)，包括：

8、根據(jù)所述基本物理信息中土壤含水量與土壤基質勢繪制土壤水分特征曲線，并根據(jù)所述土壤水分特征曲線，確定所述土壤含水率與所述土壤基質勢之間的關系方程；

9、利用所述關系方程，反演并計算出包氣帶中液態(tài)水的水力傳導系數(shù)。

10、可選地，所述根據(jù)所述大氣信息和基本物理信息，確定所述耦合運移模型的初始條件，包括：

11、提取出所述基本物理信息中的土壤含水率和土壤溫度，將所述土壤含水率和所述土壤溫度設為所述耦合運移模型的初始條件。

12、可選地，所述根據(jù)所述大氣信息和基本物理信息，確定所述耦合運移模型的邊界條件，包括：

13、提取出所述基本物理信息中的土壤溫度，并將所述土壤溫度設為所述耦合運移模型中溫度場的邊界條件。

14、可選地，所述根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，確定所述耦合運移模型的邊界條件，包括：

15、根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，計算出土體的蒸發(fā)效率，并將所述蒸發(fā)速率設為所述耦合運移模型的大氣邊界條件。

16、可選地，所述利用所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行求解，包括：

17、利用所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行數(shù)值模擬計算，得到溫度模擬值和含水率模擬值。

18、第二方面，本發(fā)明還提供一種包氣帶耦合運移的模擬裝置，所述裝置包括：

19、獲取模塊，用于獲取預設時間內干旱半干旱地區(qū)的大氣信息和土體的基本物理信息；其中，所述大氣信息包括空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射度以及水汽飽和度；所述基本物理信息包括土壤含水率、土壤溫度、土壤基質勢以及土壤導電率；

20、構建模塊，用于利用所述基本物理信息，確定水分運動方程、熱量運動方程以及溶質運移方程，并利用所述水分運動方程、所述熱量運動方程以及所述溶質運移方程，構建耦合運移模型；

21、確定模塊，用于根據(jù)所述基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)；以及根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，確定所述耦合運移模型的初始條件和邊界條件；

22、計算模塊，用于通過所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行求解，并模擬預設時間內的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程。

23、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設備，所述電子設備包括：存儲器與處理器；所述存儲器用于存儲計算機程序；所述處理器用于執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機程序，以使所述電子設備執(zhí)行如上所述的包氣帶耦合運移的模擬方法的步驟。

24、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被電子設備執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的包氣帶耦合運移的模擬方法的步驟。

25、第五方面，本發(fā)明提供一種計算機程序產品，所述計算機程序產品中包括計算機程序代碼，當所述計算機程序代碼在計算機上運行時，使得所述計算機實現(xiàn)如上所述的包氣帶耦合運移的模擬方法的步驟。

26、本發(fā)明提供的上述一個或多個技術方案，可以具有如下優(yōu)點或至少實現(xiàn)了如下技術效果：

27、本發(fā)明的包氣帶耦合運移的模擬方法、裝置及設備、介質及產品，所述方法包括：獲取預設時間內干旱半干旱地區(qū)的大氣信息以及土體的基本物理信息；其中，所述大氣信息包括空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射度以及水汽飽和度；所述基本物理信息包括土壤含水率、土壤溫度、土壤基質勢以及土壤導電率；根據(jù)所述基本物理信息，確定水分運動方程、熱量運動方程以及溶質運移方程，并利用所述水分運動方程、所述熱量運動方程以及所述溶質運移方程，構建耦合運移模型；根據(jù)所述基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)；以及根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，確定所述耦合運移模型的初始條件和邊界條件；利用所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行求解，并模擬預設時間內的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程。

28、由此，本發(fā)明用于模擬預設時間段內的干旱半干旱地區(qū)蒸發(fā)條件下的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程，定量化分析溶質對包氣帶土壤水分運動的影響模式，可以提高對干旱半干旱地區(qū)的地下水運動預測的準確率。

技術特征：

1.一種包氣帶耦合運移的模擬方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)，包括：

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述大氣信息和基本物理信息，確定所述耦合運移模型的初始條件，包括：

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述大氣信息和基本物理信息，確定所述耦合運移模型的邊界條件，包括：

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述大氣信息和所述基本物理信息，確定所述耦合運移模型的邊界條件，包括：

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述土體水力學參數(shù)、所述初始條件以及所述邊界條件，對所述耦合運移模型進行求解，包括：

7.一種包氣帶耦合運移的模擬裝置，其特征在于，所述裝置包括：

8.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括：存儲器與處理器，其中，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器用于執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機程序，以使所述電子設備執(zhí)行如權利要求1至6中任一項所述方法的步驟。

9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質上存儲有程序，所述程序運行時，用于執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至6中任一項所述方法的步驟。

10.一種計算機程序產品，其特征在于，所述計算機程序產品中包括計算機程序代碼，當所述計算機程序代碼在計算機上運行時，使得所述計算機實現(xiàn)如權利要求1至6中任一項所述方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明提供一種包氣帶耦合運移的模擬方法、裝置、設備、介質及產品，所述方法包括：獲取預設時間內干旱半干旱地區(qū)的大氣信息以及土體的基本物理信息；根據(jù)基本物理信息，確定水分運動方程、熱量運動方程以及溶質運移方程，并構建耦合運移模型；根據(jù)基本物理信息，計算與反演土體水力學參數(shù)；以及根據(jù)大氣信息和基本物理信息，確定耦合運移模型的初始條件和邊界條件；利用土體水力學參數(shù)、初始條件以及邊界條件，對耦合運移模型進行求解，并模擬預設時間內的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程。本發(fā)明用于模擬預設時間段內的干旱半干旱地區(qū)蒸發(fā)條件下的包氣帶水、熱、溶質耦合運移過程，定量化分析溶質對包氣帶土壤水分運動的影響模式。

技術研發(fā)人員：李偉健,王錦國,陳波,王浩,董育煩,羅陽生
受保護的技術使用者：上海勘測設計研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2