基于Hydrus-1D模型模拟灌排调控稻田地下水补给过程

摘要

【目的】探究灌排调控稻田地下水补给特征及其响应机制。【方法】设置灌水下限分别为50%、60%、70%、80%饱和含水率的4种灌溉处理(分别记为I1、I2、I3、I4)和地下水埋深分别为30、50、70 cm的3种排水处理(分别记为D1、D2、D3)进行灌排组合,基于Hydrus-1D模型开展细化灌排情景下稻田土壤水分通量模拟。【结果】模型对稻田不同深度土壤含水率模拟结果的RMSE在0.0104~0.0884之间、NSE为0.0415~0.7612,稻季稻田土壤水-地下水转化量模拟值与实测值相对误差为4.6%,取得了良好的模拟精度,结合实测数据率定后的Hydrus-1D模型能够分析灌排调控稻田地下水补给特征。稻田地下水补给峰值及总量随灌水下限降低而升高,I1处理下,典型时段内稻田地下水补给峰值的平均值分别较灌水下限为I2、I3、I4稻田提高50.42%、50.42%和92.93%,而稻田地下水补给总量分别平均提高了2.15、1.78、4.82 mm。稻田地下水补给峰值及总量随地下水埋深的增加而降低,典型时段内D1处理稻田地下水补给峰值的平均值分别是D2、D3处理稻田的2.30倍、4.73倍,D3处理稻田地下水补给总量分别平均较D1、D2处理稻田降低了48.47、34.22 mm。【结论】地下水埋深、灌水下限均显著影响了稻田地下水补给总量,且地下水埋深的影响强于灌水下限。在现行的节水灌溉水分管理模式下,通过设置减小地下水埋深的排水措施,可增强农田地下水补给过程,进一步调控作物需水以提高水稻水分利用率。