Page 34 - 2021年第52卷第10期

安邦河定水头边界
呼兰河定水头边界

隔水顶板高程/m
153.8
135.2
西部定水头边界 柯木克河定水头边界 定流量边界

图 5 研究区地下水隔水顶板高程及边界条件分布示意
小为 250 m×250 m，灌区内有效水文响应单元共 2715 个。
3.2 各过程定量表征方法
3.2.1 农田水转化与作物生长过程 模型中作物生长过程采用 EPIC（Erosion Productivity Impact Calcu⁃
lator）模型进行描述 ［14-15］ 。为便于准确量化稻田灌溉-土壤水-地下水转化过程，模型将稻田在垂向分
为 5 层，由上而下分别为储水区、泥浆层、传输层、饱和层与不透水层（图 6）。储水区为稻田水层，
当储水区高度超过田埂高度时会产生田间排水；泥浆层为犁底层之上的土壤；传输层为犁底层之
下，地下水位之上的土壤，一般透水性强；饱和层为地下水所在，饱和层与传输层相邻界面为地下
水位；不透水层为隔水底板。

图 6 土壤垂向分层示意
水稻生育期内，稻田土壤水与田面水层逐日均有补给与消耗。在稻田存在水层与无水层时，稻
田水量平衡总方程分别可表示为：
稻田存在水层：
S = S t - 1 + P + I - ET - D - J t （1）
t
t
t
t
t
稻田不存在水层：
m = m t - 1 + P + I - ET - J t （2）
t
t
t
t
式中：S 为田面水层深度，mm；P 为降雨量，mm；I 为灌溉量，mm；ET 为蒸散发量，mm；D 为排水
量，mm；J 为深层渗漏量，mm；m 为土壤含水量，mm；t 为日序数。
依据作物系数与水分胁迫系数计算农田作物实际耗水量，其中参考作物耗水量 ET 的计算采用
0
FAO-56 推荐的 Penman-Monteith 公式，作物潜在耗水量 ET 依据参考作物耗水量与作物系数计算得
p
出，同时依据植物叶冠生长程度划分土壤潜在蒸发 E 与作物潜在蒸腾 T ，分别计算水分胁迫下的
p
p
实际蒸发、蒸腾量 E 与 T ，最终获得农田实际蒸散发量 ［16-19］ 。在此过程中所需的作物生长指标如叶
a
a
面积指数等由 EPIC 模型计算提供。稻田深层渗漏量依据田面水层深度及土壤质地等值计算而得。
［20］
当田面存在水层时，认为稻田深层渗漏由田面水层深度与土壤质地决定，其经验公式 可表示为：
J = a × S + b （3）
t
t
式中 a、b 为取决于稻田土质的参数。
当田面不存在水层且稻田土壤含水率大于田间持水率时，稻田深层渗漏依据式（4）计算 ［21］ ：
ì é C × k × exp(-C ) æ mg - m ö ù ü
ï
J = ( RD - RD ) × í mg + ms - md × ln ê s + exp ç ç -C × t d ÷ ÷ ú - m ï
ý （4）
t
mx
t
ï t C ê ( RD - RD ) × (m - m ) è m - m d ø ú d ï
s
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