HYDRUS_2D模型对海冰水灌溉情景下水盐迁移的模拟_张化
基于遥感技术与HYDRUS1D模型河套灌区盐荒地水盐运移规律研究
基于遥感技术与HYDRUS1D模型河套灌区盐荒地水盐运移规律研究一、本文概述本文旨在利用遥感技术与HYDRUS1D模型，对河套灌区的盐荒地水盐运移规律进行深入研究。
河套灌区位于中国黄河流域，是一个重要的农业区，但由于长期的灌溉和排水不当，导致地下水位上升，土壤盐渍化严重，严重影响了农作物的生长和产量。
探究该地区的水盐运移规律，对于优化灌溉制度、提高土地利用效率、促进农业可持续发展具有重要意义。
本文首先通过遥感技术获取河套灌区的地表信息和土地利用状况，分析盐荒地的空间分布特征。
利用HYDRUS1D模型，模拟不同灌溉条件下水盐运移的过程，揭示水盐运移的基本规律。
模型将考虑土壤质地、地下水位、灌溉量、降雨等多种因素的影响，以更全面地了解水盐运移的机理。
通过本文的研究，我们期望能够提出针对性的农业管理措施，如合理的灌溉制度、排水措施、土壤改良等，以改善河套灌区的盐渍化问题，提高农业生产效益，为当地的农业发展提供科学依据。
同时，本文的研究方法和成果也可为其他类似地区的盐渍化治理提供借鉴和参考。
二、研究背景和意义河套灌区位于中国北方黄河流域，是中国最重要的农业区之一。
由于长期的灌溉和排水不当，导致地下水位上升，土壤盐渍化问题日益严重，大量的盐荒地出现，严重影响了灌区的农业生产和生态环境。
如何有效管理和调控河套灌区的水盐运移规律，对于改善土壤质量、提高农业生产效率、保护生态环境具有重要意义。
近年来，遥感技术的快速发展为水盐运移规律的研究提供了新的手段。
遥感技术具有高效、快速、大范围监测的特点，能够实现对灌区土壤盐分、地下水位等关键参数的实时监测，为水盐运移规律的研究提供了大量可靠的数据支持。
同时，HYDRUS1D模型作为一种广泛应用的地下水与溶质运移模拟工具，能够模拟一维条件下水盐运移过程，为灌区水盐运移规律的定量研究提供了有效的工具。
本研究旨在结合遥感技术与HYDRUS1D模型，对河套灌区盐荒地水盐运移规律进行深入研究。
Hydrus_1D模型在田间水循环规律分析中的应用及改进_马欢
壤的因素，因此原模型应用在种植季节性作物的农田时 可能引起较大误差。本文对表面阻抗的计算方法进行了 改进，以提高蒸散发模拟精度，并通过与实测数据比较， 验证改进的合理性。
1 研究对象与观测资料
位山引黄灌区位于山东省聊城市，灌区总面积
5 700 km2，是中国的第五大灌区，灌溉方式为漫灌。灌 区大部分地区为冬小麦和夏玉米轮作区，其中冬小麦的
1.5 m
温度/℃，湿度/% 温湿度仪(Vaisala-HMP45C) 10
3.55 m
辐射/(W·m-2) 净辐射仪(Campbell-CNR1) 10
3.47 m
风速/(m·s-1) 普通风速仪(Young-05103) 10
10.5 m
第3期
马 欢等：Hydrus-1D 模型在田间水循环规律分析中的应用及改进
本文在华北平原位山引黄灌区 2006－2009 年田间原 位观测资料的基础上，应用 Hydrus-1D 模型对这 4 a 的田 间水分运移进行了模拟，对田间水循环规律和水量平衡 进行了分析。该地区为半干旱气候，蒸散发是田间水循 环的重要组成部分，表面阻抗（Bulk surface resistance） 是估算蒸散发的重要参数。Hydrus-1D 模型采用的表面阻 抗计算方法不能反映不同植被类型的差别，也未考虑土
基于Modflow-Hydrus耦合模型的改良盐碱土水平井排水效果分析
第３９卷 第１期Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．１代锋刚基于Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型的改良盐碱土水平井排水效果分析代锋刚１，２，３，王晓燕４，谷明旭５，余婉露１，２，３，连鹏达１，２，３（１．河北地质大学河北省水资源可持续利用与开发重点实验室，河北石家庄０５００３１；２．河北地质大学河北省水资源可持续利用与产业结构优化协同创新中心，河北石家庄０５００３１；３．河北省高校生态环境地质应用技术研发中心，河北石家庄０５００３１；４．中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定０７１０５１；５．河北省地质环境监测院河北省地质资源环境监测与保护重点实验室，河北石家庄０５００２１）收稿日期：２０２０－０２－２９；修回日期：２０２０－１０－１９；网络出版时间：２０２１－０１－０９网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１８１４．ＴＨ．２０２１０１０７．１３２４．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１７０１２４０）；河北省高等学校科学技术研究重点项目（ＺＤ２０１９００８，ＺＤ２０１９０８２）第一作者简介：代锋刚（１９８０—），男，陕西蓝田人，副教授（ｄａｉｆｅｎｇｇａｎｇ＠１２６．ｃｏｍ），主要从事水文学及水资源研究．通信作者简介：王晓燕（１９８６—），女，河北保定人，工程师（ｗｘｙｈａｐｐｙｇｉｒｌ＠１６３．ｃｏｍ），主要从事水文地质环境地质研究．摘要：为了提高盐碱土改良水平，确定科学合理的灌排工程设计方案，建立饱和－非饱和土壤水分运移Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型，对试验区不同情景水平井的排水效果进行模拟分析．结果表明：当地下水位埋深较小时，季节变化对地下水综合补给强度有明显影响，当地下水位埋深大于６ｍ，不同时段地下水综合补给强度均趋于常数，当地下水位埋深较大时，通过厚层包气带的降水补给均匀；断续排水时单个水平井４００ｍ控制范围内，潜水位显著下降，具有良好的疏干效果，降深与水平井的年抽水强度成正相关；天然环境条件下，区内降水入渗补给和潜水蒸发保持平衡，以试验区中心向外扩展，排水试验有效改善８倍试验区面积范围内降水入渗－潜水蒸发环境，使包气带土壤水分进入饱水带，潜水水位呈下降趋势．研究成果为盐碱土壤改良的水平井施工设计提供理论参考．关键词：土壤改良；水平井；Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合；排水效果中图分类号：Ｓ２７７．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－８５３０（２０２１）０１－００６１－０７Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．２０．００５１开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）： 代锋刚，王晓燕，谷明旭，等．基于Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型的改良盐碱土水平井排水效果分析［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２１，３９（１）：６１－６７． ＤＡＩＦｅｎｇｇａｎｇ，ＷＡＮＧＸｉａｏｙａｎ，ＧＵＭｉｎｇｘｕ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｒａｉｎａｇｅｗｅｌｌｅｆｆｅｃｔｏｆｓａｌｉｎｅ－ａｌｋａｌｉｓｏｉｌａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＭｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０２１，３９（１）：６１－６７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｒａｉｎａｇｅｗｅｌｌｅｆｆｅｃｔｏｆｓａｌｉｎｅ－ａｌｋａｌｉｓｏｉｌａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＭｏｄｆｌｏｗ－ＨｙｄｒｕｓｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌＤＡＩＦｅｎｇｇａｎｇ１，２，３，ＷＡＮＧＸｉａｏｙａｎ４，ＧＵＭｉｎｇｘｕ５，ＹＵＷａｎｌｕ１，２，３，ＬＩＡＮＰｅｎｇｄａ１，２，３（１．ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｓｔａｉｎｅｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＨｅｂｅｉＧＥＯＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａ ｔｉｏｎｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＨｅｂｅｉＧＥＯＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｅｂｅｉＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎ ｍｅｎｔａｌＧｅｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈ，ＨｅｂｅｉＧＥＯＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；４．ＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＧｅｏｌｏｇｙＳｕｒｖｅｙＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｉｎａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０７１０５１，Ｃｈｉｎａ；５．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＨｅｂｅｉＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０５００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆｓａｌｉｎｅ－ａｌｋａｌｉｓｏｉｌ，ａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅＭｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｓａｔｕｒａｔｅｄ－ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｗａｔｅｒｔｒａｎｓｐｏｒｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃｅｎａｒｉｏｓｉｎｔｈｅｔｅｓｔａｒｅａｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｗｈｅｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｓｓｈａｌｌｏｗ，ｔｈｅｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｈａｓａｎｏｂｖｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎ ｓｉｖｅｒｅｃｈａｒｇｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ｗｈｅｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ６ｍ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎ ｓｉｖｅｒｅｃｈａｒｇｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｔｅｎｄｓｔｏｂｅｃｏｎｓｔａｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓ；ｗｈｅｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｌｅｖｅｌｉｓｌａｒｇｅ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓｕｐｐｌｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｈｉｃｋｖａｄｏｓｅｚｏｎｅｉｓｕｎｉｆｏｒｍ．Ｗｈｅｎｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｄｒａｉｎａｇｅｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅｐｈｒｅａｔｉｃｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｏｆａｓｉｎｇｌｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｉｔｈｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｎｇｅｏｆ４００ｍ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｏｏｄｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｄｒａｗｄｏｗｎｉｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｎｎｕａｌｐｕｍｐｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｒｅａｔｉｃｗａｔｅｒｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｋｅｅｐｂａｌａｎｃｅ，ａｎｄｅｘｔｅｎｄｏｕｔｗａｒｄｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｔｅｓｔａｒｅａ．Ｔｈｅｄｒａｉｎａｇｅｔｅｓｔｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｒｅａｔｉｃｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｉｎ８ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｒｅａ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｔｈｅｖａｄｏｓｅｚｏｎｅｅｎｔｅｒｓｔｈｅｓａｔｕｒａｔｅｄｚｏｎｅ，ａｎｄｔｈｅｐｈｒｅａｔｉｃｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｓｈｏｗｎａｄｏｗｎｗａｒｄｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅ ｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｓａｌｉｎｅ－ａｌｋａｌｉｓｏｉｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ；Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｅｃｔ 利用盐碱地的治理改良来增加补充耕地资源，是国家从战略高度坚守耕地红线和保障粮食安全的重大举措之一［１］．盐碱地改良技术方法有物理、化学、生物、工程技术等，其中化学法见效快，但环境污染的风险大，成本高．物理法、生物法用客土、覆盖等技术存在返盐风险．从盐碱地的综合整治方法、排盐效果评价、投资成本、风险分析、推广使用等方面比较，工程排水洗盐是目前重要的水利措施之一．国内外不少学者对盐碱地治理改良进行了研究，日趋成熟的暗管排水排盐技术在盐碱地治理改良中得到较为广泛的应用［２］．国外在通过控制排水降低非点源污染［３］、控制排水智能设备、提高水资源利用效率等方面成果显著［４］．国内学者盐碱土治理改良方面，排水系统结合区域（新疆［５］、滨海地区［６］等）水文气象、土壤类型、作物种类进行综合调控，为排水技术的推广打好了一定的基础．其中水平井排水技术与排水沟、排水暗管、井灌井排等方法相比具有较大优势［７－８］，其机理是灌溉与降水淋滤洗盐作用，利用水平井能有效控制土壤毛细水上升高度和地下水位的临界深度，避免改良的盐碱土壤再次返盐．文中通过现场、室内试验及数值模拟技术，建立饱和－非饱和土壤水Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型，对不同水文气象环境下水平井的排水效果进行分析，为滨海盐碱地改良、排水工程设计提供理论参考．１ 材料与方法１．１ 试验区概况试验区设在冀中平原河北省沧州市沧县境内典型盐碱地区，为冲积平原向滨海平原过渡带，地势总体趋势是由西南向东北微倾斜，海拔５～７ｍ，自然坡降约０．００００８．区内多年平均降水量约６００ｍｍ，６—９月高水位期的降水量约占全年降水总量的７８％，降水量年内分布极为不均，年平均蒸发量９７１ｍｍ．根据试验区钻孔岩心编录表，现场采集不同层土样进行颗粒分析、容重测试等室内试验，获得不同层土壤的容重ρ、孔隙度Φ及颗粒级配数据，试验区土壤物理参数见表１，表中ｄ为土层深度，θ为粒组含量．表１ 试验区土壤物理参数Ｔａｂ．１ Ｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｅｓｔａｒｅａｄ／ｍ岩性描述θ／％砂粒粉粒黏粒ρ／（ｇ·ｃｍ－３）Φ／％０－１．９粉黏５６．４２２．９２０．６１．４８０．４４１．９－３．０粉土４８．８３９．５１１．７１．４９０．４３３．０－５．０粉土２９．３６０．６１０．１１．５４０．４１５．０－８．０黏土４７．９３４．８１７．３１．４６０．４３８．０－３０．０粉砂７６．６１６．３７．１１．６００．３９１．２ 试验设计试验设计如图１所示．图１ 试验设计示意图（单位：ｍ）Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｄｅｓｉｇｎ（ｕｎｉｔ：ｍ）６２试验区为３００ｍ×２００ｍ的矩形场地，东西设有２条排水沟，距离２８０ｍ，其中间设有３条水平井，间距１１０ｍ，水平井布设与排水沟平行，水平井井管和滤水管长度分别为１８０ｍ和１００ｍ，内径２１０ｍｍ，地下埋深９ｍ，所在位置为承压含水层，区内有东西２条排水沟，３眼监测孔和３条水平井分别位于中间．１．３ 土壤水分参数测定１）颗粒分析颗粒分析是指测定田间土壤中不同粒径颗粒质量与该土总质量的百分比．野外土样采集并编号封存，进行土壤颗粒分析，粒径小于０．０７５ｍｍ时采用密度计法，粒径大于０．０７５ｍｍ时采用筛分法，两者相结合，土样定名主要依据土工试验规范和岩土工程勘察规范．２）土壤容重环刀法测定土壤容重，即根据环刀内湿土质量与干土质量的比值计算所测土壤含水率，由于实测值具有一定精度，因此作为典型参考值用于率定岩土水分特征参数．３）水文地质参数利用单孔抽水试验来获取试验区含水层的导水系数和释水系数等水文地质参数．本次抽水试验目标含水层为承压含水层，岩性以粉砂为主，地下水埋深８～３０ｍ．抽水孔井型结构为完整井，埋深８～３０ｍ为滤水管，其余为不透水管．本次选用Ｄｉｖｅｒ水位监测仪，监测频次高，数据密度大，用于观察记录地下水位的动态变化，记录频次为１次／ｍｉｎ．抽到４ｈ基本稳定，继续稳定１６ｈ后停抽并开始水位恢复，得到可靠的观测资料，利用水位恢复试验数据推求参数．２ Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型２．１ Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型简介Ｈｙｄｒｕｓ模型通常仅局限于小范围包气带土壤水计算问题，不建议用于大区域范围地下水计算问题．虽然模拟软件Ｍｏｄｆｌｏｗ在区域尺度地下水计算方面具有优越性，但是由于潜水面不断变化，Ｍｏｄｆｌｏｗ处理其边界条件不够准确，如果直接利用Ｍｏｄｆｌｏｗ计算分析地下水浅埋区的水文地质问题，那么会产生较大的误差．故采用Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型，各取所长，弥补两者不足．首先，对Ｈｙｄｒｕｓ模型计算结果进行统计分析，确定综合补给强度－埋深分段函数．其次，估算试验区不同时段不同区域的综合补给强度．最后，用ＢＡＳＩＣ语言将其编成Ｍｏｄｆｌｏｗ软件面状补给包的数据文件格式Ｒｃｈ．ｄａｔ，导入Ｍｏｄｆｌｏｗ软件进行计算地下水位埋深等值线，重复利用综合补给强度－埋深函数计算地下水补给强度，直到模型收敛．计算得到ｒｃｈ１．ｄａｔ和ｒｃｈ０．ｄａｔ分别乘以一个权重系数，得到新源数据文件导入Ｍｏｄｆｌｏｗ进行模拟计算，能够加快收敛速度．通过重复迭代计算，Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型体现Ｈｙｄｒｕｓ在描述降水入渗－潜水蒸发自适应源汇项时的高精度及Ｍｏｄｆｌｏｗ具备大区域地下水流计算问题的优点，同时降低了地下水变源汇项确定的难度．Ｍｏｄｆｌｏｗ（２００５）ＵＺＦ１是ＶｉｓｕａｌＭｏｄｆｌｏｗ三维地下水模拟软件系统中新增模块，其中地下水补给过程和蒸散发模块可以用于模拟非饱和带土壤水运动问题．ＵＺＦ１模块替换了传统Ｍｏｄｆｌｏｗ中蒸发蒸腾模块和面状补给模块．ＵＺＦ１模块采用非饱和带土壤的入渗速率，并不是饱和渗透系数，饱和渗透系数与入渗速率紧密相关．ＵＺＦ１模块与蒸发蒸腾模块不同，ＵＺＦ１模块中蒸散发量计算时，起初考虑计算蒸散发极限埋深上部的包气带，忽略地下水极限埋深，如果水量计算不能满足蒸散发量，直接从地下水中扣除．另外，ＵＺＦ１模块与蒸散发模块，如果水位高于地面，地下水直接流向地表．ＵＺＦ模块与传统ＶｉｓｕａｌＭｏｄｆｌｏｗ相比，在面状补给的处理方面，能更精细地刻画非饱和带水文运动过程，但是ＵＺＦ模块仅考虑了重力势而忽略了毛管势，因此对非饱和带土壤水分运移过程的呈现与实际还存在偏差．与两者相比，Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型能实时计算包气带和饱水带的水分交换量，降水入渗或灌溉入渗补给量、潜水蒸发量具有自适应性，因此耦合模型提高了非饱和带和饱和带上边界源汇项的计算精度，增加了数值模拟的仿真度［９］．２．２ 数学模型根据试验设计情况，将整个入渗过程概化为以水头为变量一维变饱和带水分运移问题，其数学模型可以用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程［１０］描述，即Ｃ（ｈ）ｈｔ＝ｚＫ（ｈ）ｈｚ＋１()[]－ｓ（ｚ，ｔ），（１）式中：ｈ为压力水头，ｃｍ，非饱和带内为负值，饱和带内为正值；Ｋ为非饱和带水力传导度，ｃｍ／ｄ，随含水率变化；Ｃ为容水度，ｃｍ－１，相当于饱和含水层的储水率；ｓ为源汇项，ｃｍ／ｄ．初始条件和边界条件为６３ｈ（ｚ，ｔ）＝ｈ０（ｚ），Ｚ≤ｚ≤０，ｔ＝０，－Ｋ（ｈ）ｈ ｔ＋１()＝ｑｓ，ｚ＝０，ｔ＞０，ｈ（ｚ，ｔ）＝０，ｚ＝ｄ（ｔ），ｔ＞０，（２）式中：ｈ０为模型剖面初始水位，ｃｍ；上边界条件为面状补给或排泄，包括大气降水、潜水蒸发、灌溉排水等，ｑｓ为地表土壤水流量，ｃｍ／ｄ；下边界条件为地下水潜水面，ｄ为地下水位埋深，ｍ．Ｈｙｄｒｕｓ模型剖面包括整个非饱和带范围，模拟计算不同埋深非饱和带水分运移．地面以下３０ｍ为剖面模型范围，模型以５种不同岩性概化为５层，模型垂向按２ｃｍ间距进行剖分．模拟应力期设为１０ａ（３６００ｄ），采用变化的时间步长，软件根据数值解收敛迭代次数自动调整时间步长．设初始时间步长为０．００１ｄ，步长区间设为０．０００１ｄ～０．２０００ｄ．据试验区水文地质条件，地表以下３０ｍ内含水层概化为２层．上层厚度约４ｍ，岩性以粉土为主，夹薄层粉黏、粉砂层，概化为潜水含水层；中间夹层为埋深５～８ｍ黏土，视为弱透水层；下层厚度２２ｍ，岩性为粉砂，概化为承压含水层；底部为黏土层，构成相对隔水底板．模型的范围以试验区为中心向四周外扩大１．２ｋｍ，通过模型试算，在５ｍ抽水降深时，３个水平井水位降幅小于１ｃｍ，忽略不计，视为无穷远边界，其余边界均定为隔水边界．源汇项根据试验区水文气象环境设定．根据上述水文地质条件，计算区地下水数学模型可描述为潜水含水层地下水微分方程和下部承压含水层地下水流微分方程，即 ｘＴ１ Ｈ１ ｘ()＋ ｙＴ１ Ｈ１ｙ()＋σ′Ｈ２－Ｈ１()＋ｗ＝μ Ｈ１ ｔ，ｘ，ｙ()∈Ｇ，ｔ＞０，Ｈ１ｘ，ｙ，ｔ()＝Ｈ１０ｘ，ｙ()，ｘ，ｙ()∈Ｇ，ｔ＝０Ｔ１ Ｈ１ｎΓ１＝０，ｘ，ｙ()∈Γ１，ｔ＞０，（３） ｘＴ２ Ｈ２ ｘ()＋ ｈＴ２ Ｈ２ ｙ()＋σ′（Ｈ１－Ｈ２）－∑Ｑｉ（ｘ－ｘｉ，ｙ－ｙｉ）＝μＨ２ｔ，（ｘ，ｙ）∈Ｇ，ｔ＞０，Ｈ２（ｘ，ｙ，ｔ）＝Ｈ２０（ｘ，ｙ），（ｘ，ｙ）∈Ｇ，ｔ＝０，Ｔ２ Ｈ２ｎ｜Γ２＝０，（ｘ，ｙ）∈Γ２，ｔ＞０，（４）上述式中：Ｈ１为潜水水位，ｍ；Ｈ２为承压水水位，ｍ；Ｔ１为潜水含水层导水系数，ｍ２／ｄ；Ｔ２为承压水含水层导水系数，ｍ２／ｄ；μ为潜水给水度；μ为承压水弹性释水系数；Г１，Г２为潜水与承压水含水层边界；Ｑ为承压水开采量，ｍ３／ｄ；σ′为潜水与承压水之间的垂向越流系数，ｄ－１；ｗ为源汇项，降水－气象环境及灌溉环境下的综合补给强度，ｍ／ｄ．采用ＶｉｓｕａｌＭｏｄｆｌｏｗ系统对水平井工程排水效果进行分析模拟，有效计算范围为矩形，长为２６５０ｍ，宽为２５００ｍ，均匀剖分网格，分别用５０ｍ×５０ｍ方格空间离散，试验区采用加密剖分，间距１０ｍ，其邻近部分用２５ｍ格距过渡．２．３ 土壤水分特征参数根据现场原位测试和室内试验的数据，分析确定土壤水分参数，包括饱和渗透系数、颗粒分析、干容重、孔隙度．利用ＳＳＣＢＤ模型可以对水分特征参数进行预测，同时根据各层土壤的粒组含量和容重确定土壤的水分特征参数（田间持水率θｒ，饱和持水率θｓ），根据室内试验及野外试验获取的数据进行修正．结合土壤水分参数经验值，构建了土壤水分参数数据库（见表２）．表２ 土壤水分特征参数Ｔａｂ．２ Ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ土壤类型θｒθｓα／ｃｍｎｋｓ／（ｃｍ·ｄ－１）壤土０．０７８０．４３００．０３６１．５６０２４．９６粉质黏土０．０６１０．３９１０．０２４１．３６４１０．００粉土０．０４３０．３６３０．０１５１．４６３２１．３２黏土０．０６８０．３８００．００８１．０９０２．００粉砂０．０４２０．３８４０．０３９１．５９２１００．００对耦合模型进行识别和检验，计算地下水位等值线与实际观测地下水等值线的年内变化趋势进行分析，用地下水位的拟合均方差小于允许误差作为数值解收敛的判别标准．地下水流场拟合精度以模拟区地下水最高水位和最低水位差作为参照，拟合误差δ≤１０％，水位模拟动态和实际动态基本相似，水位变幅误差Δ≤１０％，因此模型基本可靠．３ 结果与分析３．１ 模拟情景设置试验区设置２种情景进行模拟，天然气象情景和典型灌溉情景，不同情景分持续排水和断续排水，根据不同年排水量（Ｍａ）、不同工程管理方式等条件分析水平井有效控制范围（单水平井Ａ１为ＳＡ１，多井并排Ａ２为ＳＡ２）和水平井排水效果．６４天然气象情景下，水平排水井的排水强度设为０．４０、持续排水０．３０、断续排水０．７５，单位为ｍ３／（ｄ·ｍ）．不同排水强度的单井控制范围各异，水平井两侧地下水位降幅大于２ｍ（见表３），说明天然气象环境下，不同的年排水量单排水井的控制范围不同，单井控制范围和年排水量呈正相关，对比持续排水，断续排水的控制范围显著减小，本次模拟的排水制度设定为每年３月、５月、１０月进行排水．典型灌溉情景下，水平排水井排水强度设为０ ５４、持续排水０．４５、断续排水０．９０，单位为ｍ３／（ｄ·ｍ）．不同排水强度情况下单井控制范围不同，水平井两侧地下水位降幅达２ｍ以上（见表３），对比天然气象环境，单排水平井控制范围呈减小趋势．因此，不同的灌溉排水制度、田间工程排水方式、天然气象环境等对单水平排水井的控制范围均有影响，本次分别模拟以上不同情景水平井排水效果和地下水位等值线．表３ 各种环境下不同年排水量单井控制范围Ｔａｂ．３ Ｓｉｎｇｌｅｗｅｌｌｃｏｎｔｒｏｌｒａｎｇｅｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｖａｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ控制范围天然气象情景典型灌溉情景持续Ｍａ＝１４０．０ｍ３／ａ持续Ｍａ＝１０８ｍ３／ａ断续Ｍａ＝６７．５ｍ３／ａ持续Ｍａ＝１９４．４ｍ３／ａ持续Ｍａ＝１６２ｍ３／ａ断续Ｍａ＝８１ｍ３／ａＳＡ１／ｍ８００６００２００５００３００１００ＳＡ２／ｍ１０００８００４００７００５００２００３．２ 持续排水条件下模拟分析持续排水条件下，对天然气象条件、典型灌溉的排水过程分别进行模拟分析，天然气象情景和典型灌溉条件下，预测分析试验区水位疏干至稳定后地下水位变化过程，计算平水期地下水位埋深等值线，如图２所示．图２ 试验区持续排水潜水埋深等值线Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｒａｉｎａｇｅｄｉｖｉｎｇｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｌｉｎｅｉｎｔｅｓｔａｒｅａ 图２ａ表明在排水强度为０．３ｍ３／（ｄ·ｍ）持续排水条件下，３个月后在排水井周围３００ｍ以内，潜水含水层地下水位埋深有所增加，从现状１．２５ｍ增至２．００ｍ以上，区内土壤水盐状况改善明显．在第６５３—４年，抽水基本达稳定时，从图２ｂ和观测孔数据看出，排水强度为０．４ｍ３／（ｄ·ｍ）时，排水井周围４００ｍ处平均水位降至０．７５ｍ，即地下水位平均埋深达２．００ｍ以上，可以明显改善土壤水盐状况，单井有效控制范围大于８００ｍ；排水沟两侧５００ｍ处地下水水位从初始值降至０．４５ｍ．由流场叠加原理可知，若平行布置排水的水平井，水位降深叠加后大于０．８ｍ，水平排水井两侧有效控制范围相对较大，单井有效控制的范围可达到１０００ｍ．试验区的控制范围可以延伸外围３００ｍ，由此可推算，１眼排水水平井就可以基本满足盐渍化改良的要求．由模拟计算结果可知，当地下水位埋深较小时，降水季节变化严重影响降水入渗补给量；当地下水位埋深较大时，随包气带厚度增加，降水入渗补给强度与降水季节密切相关，补给量峰值稍有延迟和滞后；当地下水位埋深较大时，在包括丰平枯的水文年内大气降水入渗补给强度大小和时间弱相关，年降水量平均分配在各个不同时间段．地下水位埋深较小时，包气带厚度较小，季节变化对地下水综合补给强度影响明显，若地下水位埋深达６ｍ以上，各季节时段地下水综合补给强度基本达到极值．即可认为当地下水位埋深较大时，通过厚层非饱和带降水入渗补给基本稳定，因此研究地下水流问题时常用入渗系数概化降水入渗过程．天然气象情景和典型灌溉情景２种环境下，在持续排水时试验区潜水位大幅度下降，形成以试验区为中心的地下水位降落叠加漏斗，明显疏干了潜水含水层，可以明显改善盐碱地的水文地质条件．持续排水条件下，水平排水井排水效果比较明显，有效控制范围比较大，但是田间工程管理不利于操作，建议盐碱土水利工程改良实践采用断续排水方式为宜．３．３ 断续排水条件下模拟分析考虑田间灌排工程管理操控方便，针对天然气象条件、典型灌溉情景、断续排水过程分别进行模拟计算．在断续排水条件下，天然气象条件下和典型灌溉情景下，排水期间水平井有效控制范围内，潜水含水层地下水位下降明显，以试验区为中心形成地下水位降落漏斗．天然气象情景下，断续排水条件下，３个水平排水井不同排水时段计算的潜水位埋深等值线及承压水位埋深等值线，如图３所示，蓝色细虚线表示初始平均地下水位埋深线和排水疏干后潜水含水层地下水位埋深线，蓝色细实线表示承压含水层地下水位埋深线．图３ 试验区断续排水条件下不同排水期地下水水位埋深曲线Ｆｉｇ．３ Ｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒａｉｎａｇｅｐｅｒｉｏｄｓｕｎｄｅｒｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｄｒａｉｎａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｔｅｓｔａｒｅａ 图３表明第１年３月地下水位下降最大值为５．４７ｍ，５月增至５．８７ｍ，第２年５月增至５．９２ｍ，天然条件下的排水时段，潜水含水层疏干效果明显，水文地质条件有利于盐碱土改良．统筹考虑水文气象情景及典型灌溉条件，探索田间水平井的科学合理排水模式，尤其是在蒸发强烈季节和容易返盐时段，有效控制潜水含水层地下水位，试验区因地下水位埋深小而导致返盐的现象可以减少．根据区域内主要农作物灌溉季节和返盐时段，设定每年排水时段为３月、５月、１０月，其余月份不排水，通过模拟计算得到，疏干稳定后天然气象情景条件下，水平井排水强度为１．０ｍ３／（ｄ·ｍ）地下水位埋深等值线６６如图２ｃ所示，典型灌溉条件下，排水强度为１．２ｍ３／（ｄ·ｍ）地下水位埋深等值线如图２ｄ所示．天然情景下断续排水情况下，不同排水时段潜水含水层地下水位埋深等值线和承压含水层地下水位埋深等值线如图２ｃ，２ｄ所示，单水平井有效控制周围４００ｍ范围，断续排水时段潜水含水层地下水位下降幅度较大，疏干效果显著．天然气象环境下，在水平井排水前，人为干扰较少，试验区潜水蒸发和大气降水入渗补给影响不明显，数值基本相等，因此选择潜水蒸发量和降水入渗补给量作为指标量，在试验区排水水平井断续排水后，划分不同区域对潜水蒸发量与降水入渗补给量比值分别进行统计，然后进行试验区排水影响分区，如图４所示．图４ 试验区断续排水影响分区图Ｆｉｇ．４ Ｚｏｎｅｏｆｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｅｃｔｉｎｔｅｓｔａｒｅａ试验区排水后地下水位下降，影响毛细水上升高度，减小潜水蒸发量约占大气降水入渗补给量１０％，改变土壤包气带水分运动形式，有效改善土壤的水盐状况；强烈影响区，地下水位下降幅度大，潜水蒸发占大气降水入渗补给量３０％左右，其影响范围大小为４倍试验区面积；明显影响区，包气带土壤水毛细水上升高度受影响，因为其与潜水面有密切水力联系，随潜水面改变而变化，潜水蒸发量约占大气降水入渗补给量５０％，其影响范围大小为３倍试验区面积．由此可推测试验区进行断续排水，以试验区为中心，面积为８倍试验区范围利于盐碱土改良的水文地质条件均可以得到有效改善，使非饱和带水分总体向下运移，浅部潜水含水层水位呈现下降趋势，甚至小于临界水位，有效控制毛细水上升高度，避免土壤返盐．４ 结 论１）通过野外和室内试验确定土壤水分特征参数，利用Ｈｙｄｒｕｓ软件建立试验区饱和－非饱和带土壤水分运移剖面数值模型．对试验区局部范围土壤水分运移过程进行分析，考虑试验区地层岩性、气象水文、灌溉排水条件，分析确定了不同时段地下水综合补给强度－埋深分段函数，可以借鉴到大区域盐渍土水利工程改良效果评价和大气降水入渗补给系数确定的研究．２）利用Ｍｏｄｆｌｏｗ－Ｈｙｄｒｕｓ耦合模型分析不同情景下试验区水平井的地下水位控制范围及排水效果，在天然气象环境持续排水条件下，单个水平井能够控制８００ｍ范围，断续排水条件下，单个水平井能够控制２００ｍ范围；在典型灌溉持续排水条件下，单个水平井能够控制５００ｍ范围，断续排水条件下，单个水平井能够控制１００ｍ范围．平行布置水平井时，每条水平排水井的控制范围会叠加增大．单个水平井的控制范围影响因素较多，控制范围与水平井的年抽水强度大小呈正相关．３）水平井适宜渗透性小的土层结构，且排水效果明显．水平井具有一定埋深，大强度排水时地下水调节空间较大，水平井滤水管和土壤含水层充分接触，增加汇水面积，同时排水量可以用作盐碱土改良淋滤洗盐的补充水源．因此浅层水平排水井用于盐碱土水利工程改良具有较好的应用前景．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ 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李银坤，郭文忠，薛绪掌，等．不同灌溉施肥模式对温室番茄产量、品质及水肥利用的影响［Ｊ］．中国农业科学，２０１７，５０（１９）：３７５７－３７６５．ＬＩＹｉｎｋｕｎ，ＧＵＯＷｅｎｚｈｏｎｇ，ＸＵＥＸｕｚｈａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｇａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｏｎｔｏｍａｔｏｙｉｅｌｄ，ｆｒｕｉｔｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｗａｔｅｒａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｔｉａａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｓｉｎｉｃａ，２０１７，５０（１９）：３７５７－３７６５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１２］ 龙怀玉，张怀志，岳现录，等．负压灌溉重液式负压阀设计与试验［Ｊ］．农业工程学报，２０１８，３４（１）：８５－９２．ＬＯＮＧＨｕａｉｙｕ，ＺＨＡＮＧＨｕａｉｚｈｉ，ＹＵＥＸｉａｎｌｕ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｈｅａｖｙｌｉｑｕｉｄ－ｔｙｐｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｖａｌｖｅｕｓｅｄｆｏｒｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２０１８，３４（１）：８５－９２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１３］ ＳＭＵＣＫＥＲＪＭ，ＡＩＫＥＮＲＭ．Ｄｙｎａｍｉｃｒｏｏｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｗａｔｅｒｄｅｆｉｃｉｔｓ［Ｊ］．Ｓｏｉｌｓｃｉｅｎｃｅ，１９９２，１５４（４）：２８１－２８９．［１４］ 边云，杨萍果，龙怀玉，等．两种材质灌水器负压供水压力对菠菜水分利用效率及养分吸收的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２０１８，２４（２）：５０７－５１８．ＢＩＡＮＹｕｎ，ＹＡＮＧＰｉｎｇｇｕｏ，ＬＯＮＧＨｕａｉｙｕ，ｅｔａｌ．Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｐｉｎａｃｈ（ＳｐｉｎａｃｉａｏｌｅｒａｃｅａＬ．）ｕｎｄｅｒｔｗｏｍａｔｅｒｉａｌｅｍｉｔｔｅｒｓａｎｄｎｅｇａｔｉｖｅｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｒｅｓｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ，２０１８，２４（２）：５０７－５１８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑 谈国鹏）檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨（上接第６７页）［３］ ＩＢＲＡＫＨＩＭＯＶＭ，ＭＡＲＴＩＵＳＣ，ＬＡＭＥＲＳＪＰＡ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｔａｂｌｅａｎｄｓａｌｉｎｉｔｙｏｖｅｒ１７ｙｅａｒｓｉｎＫｈｏｒｅｚｍ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１１，１０１（１）：５２－６１．［４］ ＡＬＥＳ，ＢＯＷＬＩＮＧＬＣ，ＯＷＥＮＳＰＲ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐ ｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｗａｔｅｒｓｈｅｄ－ｓｃａｌｅｉｍｐａｃｔｏｆｄｒａｉｎａｇｅｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１２，１０７：２３－３３．［５］ 李显蟩，左强，石建初，等．新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅰ：模型与参数验证［Ｊ］．水利学报，２０１６，４７（４）：５３７－５４４．ＬＩＸｉａｎｗｅｉ，ＺＵＯＱｉａｎｇ，ＳＨＩＪｉａｎｃｈｕ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓａｌｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｂｙｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｐｉｐｅｓｉｎｔｈｅｃｏｔｔｏｎｆｉｅｌｄｗｉｔｈｆｉｌｍｍｕｌｃｈｅｄｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ，ＣｈｉｎａⅠ：ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｏｍｏｄｅｌｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４７（４）：５３７－５４４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］ 刘浩杰，刘宏娟，谭莉梅，等．近滨海盐碱地暗管排水条件下地下水埋深动态变化模拟［Ｊ］．中国生态农业学报，２０１２，２０（１２）：１６８７－１６９２．ＬＩＵＨａｏｊｉｅ，ＬＩＵＨｏｎｇｊｕａｎ，ＴＡＮＬｉｍｅｉ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｗａｔｅｒｔａｂｌｅｄｅｐｔｈｉｎｃｏａｓｔａｌｓａｌｉｎｅｌａｎｄｗｉｔｈａｇｒｏ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｃｏ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１２，２０（１２）：１６８７－１６９２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［７］ 代锋刚，蔡焕杰，刘晓明，等．利用地下水模型模拟分析灌区适宜井渠灌水比例［Ｊ］．农业工程学报，２０１２，２８（１５）：４５－５１．ＤＡＩＦｅｎｇｇａｎｇ，ＣＡＩＨｕａｎｊｉｅ，ＬＩＵＸｉａｏｍｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｕｉｔａｂｌｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒｒａｔｉｏｏｆｗｅｌｌｔｏｃｈａｎｎｅｌｂａｓｅｄｏｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２０１２，２８（１５）：４５－５１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］ 祁鸣笛，张彦群，王卫杰，等．覆膜滴灌对玉米田间水热传输及耗水的影响［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２０，３８（７）：７３１－７３７．ＱＩＭｉｎｇｄｉ，ＺＨＡＮＧＹａｎｑｕｎ，ＷＡＮＧＷｅｉｊｉｅ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｕｌｃｈｅｄｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｎｗａｔｅｒａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｃｒｏｐｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｍａｉｚｅｆｉｅｌｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，３８（７）：７３１－７３７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］ 代锋刚，蔡焕杰，刘璇，等．泾惠渠灌区节水改造对地下水空间分布影响［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１３，３１（８）：７２９－７３６．ＤＡＩＦｅｎｇｇａｎｇ，ＣＡＩＨｕａｎｊｉｅ，ＬＩＵＸｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｔｅｒ ｓａｖｉｎｇｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｏｎｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎＪｉｎｇｈｕｉＣａｎａｌｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｒｅａ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，３１（８）：７２９－７３６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］ 王晓燕．浅层水平井技术用于水利土壤改良排水效果数值模拟研究［Ｄ］．石家庄：石家庄经济学院，２０１４：３１－３５．（责任编辑 谈国鹏）７４。
Hydrus-2D中文程序说明
HYDRUS_2D中文程序说明李道西HYDRUS_2D是一个可用来模拟地下滴灌土壤水流及溶质二维运动的有限元计算机模型。
该模型的水流状态为二维或轴对称三维等温饱和－非饱和达西水流，忽略空气对土壤水流运动的影响，水流控制方程采用修改过的Richards方程，即嵌入汇源项以考虑作物根系吸水。
程序可以灵活处理各类水流边界，包括定水头和变水头边界、给定流量边界、渗水边界、自由排水边界、大气边界以及排水沟等。
水流区域本身可以是不规则水流边界，甚至还可以由各向异性的非均质土壤组成。
通过对水流区域进行不规则三角形网格剖分，控制方程采用伽辽金线状有限元法进行求解。
无论饱和或非饱和条件，对时间的离散均采用隐式差分。
采用迭代法将离散化后的非线性控制方程组线性化。
对于非饱和土壤水力特性，HYDRUS_2D采用VG模型进行描述，嵌入了Scott [1983] 、Kool 和 Parker [1987]经验模型中的假定：吸湿（脱湿）扫描线与主吸湿（脱湿）曲线成比例变化。
并运用一个比例程序，将用户定义的水力传导曲线与参考土壤相比较，通过线性比例变换，在给定的土壤剖面近似水力传导变量。
第一节程序的基本模块HYDRUS_2D程序模块可以顺序嵌套调用，由以下七个基本模块组成：HYDRUS2D：主程序，定义系统的整个计算机环境。
它控制整个程序的运行过程，根据需要调用相应的子程序模块。
程序执行前，首先需选定模拟选项，包括水流、溶质运移、热运移或是否考虑根系吸水等；然后给定时空单位、土壤水力参数以及用来模拟的边界条件。
程序执行后，可输出一系列土壤水力特性曲线、设定观测点处随时间变化的含水率或负压水头曲线，以及沿边界的实际或累积水通量。
输出文件还可提供质量平衡信息和逆向最优结果。
. Project Manager：该模块用来管理已建立的工程数据，包括打开、删除、重命名工程和保存工程的输入输出数据等。
每个工程可能是针对不同的具体问题，Project Manager会自动将每个工程单独建立一个以工程名命名的文件夹保存相应的工程数据。
二维水沙数学模型计算在管道穿越方案选择的应用
二维水沙数学模型计算在管道穿越方案选择的应用尤伟星;董芃羽;黄亮【摘要】水利工程下游的河道受清水下泄影响,冲刷深度可能加大.为合理确定河流穿跨越方案,以某油气管道龙津溪穿越为例,采用64-1公式计算穿越处的河道冲刷深度;建立穿越处的二维水沙数学模型,对河流的冲淤变化进行计算验证.结果表明:在考虑上游枋洋水利枢纽工程影响后,冲刷深度增加2.8 m,冲至岩石层.在此基础上,对开挖及定向钻穿越方案进行了比选,以此为依据确定龙津溪采用定向钻方案试穿实施,为今后类似工程设计施工提供参考.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P12-14,38)【关键词】二维水沙模型;冲刷深度;管道;穿越方案【作者】尤伟星;董芃羽;黄亮【作者单位】中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TE832油气管道河流穿越设计中，管道埋深直接影响管道安全，根据GB50423-2013《油气输送管道穿越工程设计规范》要求，管道穿越埋深需在河道冲刷深度以下，因此，确定穿越河流的冲刷深度是管道穿越设计的基础。
目前，在大的河流上建设或规划相关水利工程较多，对于水利工程下游管道穿越工程，受上游水利工程影响，使得下游泄水变清，河床的冲刷深度加大 [1]。
采用冲刷计算公式难以准确计算冲刷深度，开挖穿越方案难以保证安全，有必要采用更准确的计算方法确定河道的冲於变化情况。
文献[2]采用二维水沙模型计算了三门峡水库下游河道在建坝前后冲刷深度的变化情况，文献[3]采用二维水沙模型计算了钱塘江河口最大冲刷深度，为过江隧道建设供依据，计算结果与地质勘察较一致。
因此，利用二维水沙模型计算冲刷深度是必要的。
本文以国内某大型输气管道工程龙津溪穿越为例，分别采用64-1公式及二维水沙数学模型计算了穿越处河道冲刷深度，并分析了水库清水下泄对管道穿越处冲刷深度的影响，据此对开挖及定向钻方案进行了比选，确定龙津溪采用定向钻方案试穿实施。
基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究
2023年4月灌溉排水学报第42卷第4期Apr.2023Journal of Irrigation and Drainage No.4Vol.42文章编号：1672-3317（2023）04-0057-10基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究崔赫钊1，周青云1*，韩娜娜1，张宝忠2（1.天津农学院，天津300392；2.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100083）摘要：【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。
【方法】通过田间试验，设置高灌水量（D1：76mm）处理和低灌水量（D2：60mm）处理，分析土壤含水率和土壤氮素（铵态氮和硝态氮）的动态变化规律，利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。
【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势；而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高，随后下降，D1处理和D2处理不同生育期0~10cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%~62.0%和40.0%~46.7%。
拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%，而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。
不同生育期硝态氮累积量为拔节期＞抽雄期＞灌浆期，随着生育期的推进，硝态氮累积量呈降低趋势。
土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高，R2、RMSE和d均介于合理范围内。
【结论】玉米生育期120mm的灌溉定额可有效降低0~60cm土层的硝态氮累积量，可降低硝态氮在60~100cm土层的积累量。
该研究可为当地灌区合理的水肥调控及灌溉制度的制定提供参考。
关键词：土壤含水率；铵态氮；硝态氮；数值模拟；HYDRUS-2D模型中图分类号：S27文献标志码：A doi：10.13522/ki.ggps.2022361OSID：崔赫钊,周青云,韩娜娜,等.基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究[J].灌溉排水学报,2023,42(4):57-66.CUI Hezhao,ZHOU Qingyun,HAN Nana,et al.Simulating Water and Nitrogen Dynamics in Drip-irrigated Soil Based on the HYDRUS-2D Model[J].Journal of Irrigation and Drainage,2023,42(4):57-66.0引言【研究意义】全球平均氮回收率为59%，近41%的氮在生态系统中损失[1]。
基于HYDRUS-1D模型的荒漠绿洲水盐运移模拟与评估
第37卷第8期农业工程学报 V ol.37 No.82021年4月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2021 87 基于HYDRUS-1D模型的荒漠绿洲水盐运移模拟与评估王国帅，史海滨※，李仙岳，闫建文，苗庆丰，陈宁，王维刚（1. 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特 010018；2. 高效节水技术装备与水土环境效应内蒙古自治区工程研究中心，呼和浩特 010018）摘要：针对河套灌区引水量逐年减少、荒漠绿洲农业生态环境恶化等问题，该研究以沙丘-荒地-海子系统为研究对象，通过2a定点观测，利用HYDRUS-1D模型对沙丘、沙丘-荒地交界和荒地进行了不同时期水盐动态模拟，揭示了荒漠绿洲水盐运移特征，评价了荒漠绿洲农业生态状况。
结果表明：1）沙丘、沙丘-荒地交界和荒地土壤水分和盐分率定与验证精度平均相对误差分别为-1.30%～1.52%和-0.43%～5.71%，均方根误差为0.01～0.03 cm3/cm3和0.06～0.23 dS/m，决定系数为0.82～0.93和0.76～0.82，回归系数为0.98～1.01和0.98～1.03，模拟精度较高；2）在生育期，沙丘、沙丘-荒地交界和荒地1 m土体各层水分呈现下降趋势，土壤处于亏水状态，荒地腾发量是沙丘的2倍，沙丘-荒地交界的介于二者之间，荒地地下水补给量为沙丘的3～5倍；秋浇后，沙丘水分补给较少，仍亏水67～103 mm，沙丘-荒地交界和荒地水分补给较多，可以维持土壤水分平衡；3）沙丘、沙丘-荒地交界和荒地全年处于略积盐状态，积盐率分别为47%～59%和3%～6%，荒地在秋浇后处于轻微脱盐状态，脱盐率为0.7%～5.0%。
研究发现，降雨对维持荒漠绿洲农业生态平衡的作用较小，秋浇灌溉对改善灌区荒漠绿洲农业生态发挥关键作用。
研究结果可为河套灌区荒漠绿洲农业生态治理提供参考。
基于Hydrus-1D模型模拟灌排调控稻田地下水补给过程
2021年11月灌溉排水学报第40卷第11期Nov.2021Journal of Irrigation and Drainage No.11Vol.4090文章编号：1672-3317（2021）11-0090-08基于Hydrus-1D 模型模拟灌排调控稻田地下水补给过程杨锋1，和玉璞1*，洪大林1，纪仁婧1，夏超凡2 （1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京210029；2.南京市长江河道管理处，南京210011）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、70cm 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、4.82mm 。
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、34.22mm 。
【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。
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第33卷第2期2011年2月2011，33（2）：377-382Resources ScienceVol.33，No.2Feb.，2011文章编号：1007-7588（2011）02-0377-06HYDRUS-2D 模型对海冰水灌溉情景下水盐迁移的模拟张化1,2，王静爱1,2,3，张峰3，陈丽英4，张国明3，岳耀杰1,2，付志强4（1.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875；2.北京师范大学区域地理研究重点实验室，北京100875；3.北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室，北京100875；4.乌兰察布市气象局，集宁012000）摘要：环渤海滨海地区土地盐碱、淡水资源紧缺，严重制约区域经济持续快速发展。
非常规海冰水资源利用的深入研究为盐碱地改造、粮食稳产丰产提供了新途径。
本文利用HYDRUS 数值模拟的方法对3g/L 海冰水灌溉进行模型模拟与验证，验证结果表明模型具有较好的可靠性；选择春季作物需水关键期141d 为情景灌溉日，灌溉量采用0m 3/hm 2、300m 3/hm 2、600m 3/hm 2、1200m 3/hm 2、1800m 3/hm 2，分析表明：海冰水灌溉量为1200m 3/hm 2时耕层土壤水分含量达到饱和，耕层盐分含量不再会随灌溉量的增加而增加，海冰水灌溉量≥1800m 3/hm 2时，部分盐分可淋洗到1m 层以下。
本文旨在利用数值分析方法揭示研究区春季海冰水农业利用在灌溉量上的关键性技术，以期为科学合理的利用海冰水资源提供参考。
关键词：海冰资源利用；HYDRUS-2D 模型；水盐运移；情景模拟1引言水资源短缺已经成为全球大部分国家需要共同面对的问题。
海冰资源研究属于海水淡化研究范畴，已成为缺水国家和地区开源举措的一个新方向[1，2]，我国科学家经过多年的努力取得了较大进展，使得人口密集、淡水紧缺的环渤海地区开发新型淡水资源成为可能，并有望利用海冰资源解决该区域缺水的困境[3]。
所以开展海冰资源淡化与利用研究，对促进区域经济可持续发展，保障土地与粮食安全具有重大战略意义[4]。
为了解决实际生产问题，实现水土资源的合理开发和利用，需要定量分析地下水运动的时空分布特征和转化运移规律，地下水运动模型是开展这方面工作的理论基础和实用工具。
国内外常用的模拟饱和-非饱和水流和溶质运移的模型主要有HYDRUS1D ，HYDRUS2D ，FEFLOW ，SWMS ，NPTTM 等。
在实际模拟过程中选择的计算区域往往会面临各种各样的边界类型，准确的甄别边界条件的类型并以合适的数量关系描述边界上水力特征尤为重要，也是模型较为突出的特点。
本文实验区域旱涝、盐碱交相发生，情况复杂，需要考虑大气、土壤、地下水、作物等边界条件的共同作用和影响，且边界不规则，因此选择HYDRUS 模型进行数值模拟与分析。
HYDRUS 模型的发展具有很长的历史，历经了UNSAT ，SWMS-2D ，CHAIN-2D ，HYDRUS （2D/3D ）。
HYDRUS 2D 模型是J Šimunek 、T.Voge 和M.Th.van Genuchten [5，6]等开发的基于windows 接口的饱和-非饱和多孔质内二维或三维水、热、溶质流动有限元模拟分析模型。
模型在盐分淋洗、防治盐碱、深层渗漏、氮素运移等方面得到广泛的应用。
许多国内外学者研究表明该数值模拟方法可以正确地反映出农田土壤水盐[7-9]的动态迁移特征，能为土壤水盐调控提供科学合理的管理方法。
收稿日期：2010-12-18；修订日期：2011-01-15基金项目：国家863重点计划项目（编号：2006AA100206）；国家重点实验室人才培养项目（编号：2009-RC-07）。
作者简介：张化，男，内蒙古赤峰人，博士生，工程师，主要从事自然灾害与区域地理研究。
E-mail ：zha1169@ 通讯作者：王静爱，E-mail ：sqq@第33卷第2期资源科学本文结合田间实验，利用HYDRUS-2D 模型模拟与验证海冰水田间水盐运移规律，以期为环渤海滨海地区海冰水安全利用提供技术参考。
2研究方法2.1研究区概况环渤海滨海地区属于暖温带大陆季风气候区[10]，降水分布严重不均，区域总体呈现旱、涝、盐碱交相发生的特点[11]。
实验区位于黄骅市东部中捷友谊农场十一队，该区地下淡水层深约800~1000m ，盐碱荒地地下浅水水位年平均0.80m ，其矿化度年平均达15g/L ，养殖池养殖期间平均矿化度8g/L ；土壤容重1.5g/cm 3，比重为2.59g/cm 3，质地粘重、通透性差。
实验台田于2007年盐碱荒地挖池筑台修建而成，高2m ，东西长70m ，南北宽25m ，耕地面积1750m 2，历经3年的农业生产活动，水盐分布规律趋于稳定。
依据区域降水和作物需水特点可知作物春季需水明显[12]，因此本文只分析春季需水关键期海冰水灌溉下土壤水盐迁移的过程。
2.2实验方法与数据来源2009年选定台田、盐碱荒地区域的土壤水、盐等指标进行定期观测。
土壤分为0～10cm 、10～20cm 、20～30cm 、30～50cm 、50～70cm 和70～100cm 共6个层次，月初采样，测定土壤重量含水量数据，结合土壤容重换算为体积含水量；土样经阴干、研磨、过1mm 筛后保存。
室内分析采用5∶1水土比浸提电导法，换算得到土壤全盐含量。
气象数据资料来自北京师范大学黄骅综合实验基地自动气象站。
3数学模型土壤是个复杂的多相体系，在每个层次的土壤中,同时存在着水分、溶质盐分的迁移和转化过程，包括作物对盐分、水分的吸收等。
非饱和带多孔介质中水分流动和溶质运移采用了Richards 方程和CDE 对流-弥散方程[13]。
Richards 方程：∂θ(h )∂t =∂∂x i éëêùûúK (h )æèçöø÷K A ij ∂h ∂x j+K A i z -S *(h )（1）式中θ、h 、K 分别为土壤体积含水量、负压水头项及非饱和水力传导度；K A ij 为无因子各向异性张量；x i 为空间坐标；t 为时间项；s *为源汇项，代表了因为植物吸水引起的体积含水量的减少。
CDE 方程：∂ρb c ˉ∂t +∂θc ∂t =∂∂x i æèçöø÷θD ij ∂c ∂x j -∂(q i c )∂x i-ϕ-r a (c ,h )（2）式中ρb 为容重值；c ˉ和c 分别为固相液相的溶质浓度；D ij 为弥散系数的分量；q i 为体积流动通量；ϕ为由于源汇项或者吸附等造成的单位体积溶质通量变化；r a 为根系溶质吸收项，这里假设作物对盐分的吸附量为0，即r a =0。
根系吸收项考虑了土壤负压水头对于根系吸水的影响函数，在由潜在蒸腾速率计算实际蒸腾速率的过程采用了Feddes 函数；利用联合国粮农组织（FAO ）规定的Penman Monteith 公式计算大气边界层作物参考蒸发量，假定实验区由草地覆盖，计算实际蒸发量，计入大气边界层水分通量变化。
结合样点实验数据，分析土壤各层次水分、盐分分布规律，据实设置土壤各层次水分、盐分数据。
为了减少人工设置误差，在无水分输入输出的条件下利用模型对人工设置的初始条件进行计算，采用土壤各层次水分、盐分分布相对稳定时的数据作为初始条件。
土壤水分运动基本方程的初始条件和边界条件为：ìíîïïïïh (z ,0)=h 0(z )h0≤z ≤500-K (h )æèçöø÷∂h ∂z -1|z =0=ξ1h (l ,0)=0l =200式中z 为空间坐标，原点在台田右侧边中间点，向上为正（cm ）；h 为土壤体积含水量（%）；h 0为初始土壤剖面体积含水量；K ()h 为土壤水力传导度（cm/d ）；ξ1为垂向水流交换强度（cm/d ）；l 为地下水位埋深（cm ）。
土壤盐分运动基本方程的初始条件和边界条件（主要考虑地表蒸发、灌溉、降水下渗、地下水作用）为：ìíîïïïïc (z ,0)=c 0(z )0≤z ≤500(-D ∂h ∂z +ξ1c )|z =0=0,c |z =0<c mc |z =0=c m ,c |z =0≥c m c (z,t )|z =l =c dl =200式中c 为土壤溶液溶质浓度（g/cm 3）；D 为水动力弥散系数（cm 2/d ）；ξ1为蒸发强度（cm/d ）；c 0为初始剖面3782011年2月张化等：HYDRUS-2D 模型对海冰水灌溉情景下水盐迁移的模拟溶质浓度分布（g/cm 3）；c m 为土壤盐分饱和浓度（g/cm 3）；c d 为地下水矿化度（g/cm 3）；l 为地下水位埋深（cm ）。
4模型参数率定与验证4.1模型参数率定时间参数根据实验区作物生长周期，选择在4月1日至10月17日期间，日序数为90~290d ，时间单位以天计，迭代运算的时间步长0.01d 。
在土壤容重、密度、饱和含水率、土壤机械组成等指标实测的基础上，结合HYDRUS-2D 中Rosetta 模块提供的神经网络模型预测土壤水分特征曲线参数见下表1，溶质运移参数见表2。
另外根据实际观测地下水位至浸润层的距离约为65cm ，设置为渗流层。
由于该实验区台田地下水位较浅，在台田种植、浅池养殖综合管理期间，水位相对稳定，故设置下边界层为深排水层，其中地下水位按照实测数据，取其平均值200cm ，下边界土壤盐分浓度为8g/L 。
4.2模型的可靠性验证模型输入土壤各项参数，设置时间、空间离散化处理参数后，运行模型进行模型可靠性验证分析。
图1，图2分别为海冰水灌溉下耕作层（0~30cm ）土壤水分、盐分的逐日变化分析，其中141d 和197d （图中箭头处）灌溉海冰水300m 3/hm 2，海冰水盐分浓度分别为3g/L 和1.6g/L ，图1、图2可见实测数据与模型模拟数据比较一致，图3为30~100cm 深层土壤盐分逐日模拟曲线与实测值的分布分析图，模型模拟与实际监测结果较为一致。
为了确保模型模拟的可靠性，同时对无灌溉处理也进行了模拟和验证，结果同样验证了模型的可靠性。
5情景模拟鉴于春季海冰水灌溉的重要性，设定3g/L 海冰水灌溉量（I ）为0m 3/hm 2，300m 3/hm 2，600m 3/hm 2，1200m 3/hm 2，1800m 3/hm 2五种情景，其中情景2为当地常规水源灌溉量，同时选定大田作物苗期141d 为海冰水灌溉日期，采用2009年黄骅实际气象数据作为大气边界条件进行模拟。