مدل سازی زراعی-هیدرولوژیکی توزیعی و زیرروزانه یک سیستم زارعی کشت نیشکر با مدیریت ترکیبی زهکشی زیرزمینی آزاد/کنترل شده

شیوه زهکشی کنترل شده، راهکاری موثر برای بهبود مدیریت آب کشاورزی در اراضی فاریاب مناطق خشک و نیمه‌خشک و تخفیف آثار زیست‌محیطی زهکشی زیرزمینی است. در پژوهش حاضر، با افزودن قابلیت شبیه‌سازی زهکشی زیرزمینی کنترل شده به مدل زراعی- هیدرولوژیکی SWAP و تلفیق این مدل با گونه بهبود یافته‌ای از الگوریتم بهینه‌سازی رفتار جمعی اجزای یکپارچه (UPSO)، یک طرح مدل‌سازی زراعی-هیدورولوژیکی توزیعی با قابلیت واسنجی زیرروزانه و امکان شبیه‌سازی مدیریت ترکیبی زهکشی زیرزمینی آزاد/کنترل شده توسعه یافت. طرح مدل‌سازی توسعه یافته، در یکی از مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) با مدیریت زهکشی کنترل شده (کنترل سطح ایستابی در عمق 70 سانتی‌متر) و کشت اول نیشکر طی دوره شبیه‌سازی 1389/4/28 تا 1390/9/20 (به‌مدت 481 روز) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج واسنجی و صحت‌یابی مدل توسعه یافته، حاکی از قابلیت تعمیم‌پذیری مناسب مدل در شبیه‌سازی رطوبت خاک، عمق سطح ایستابی و جریان زه‌آب خروجی (با آماره ضریب بازدهی مدل، EF، به‌ترتیب، برابر با 0/875، 0/933 و 0/751 طی مرحله واسنجی و آماره EF به‌ترتیب، برابر با 0/804، 0/760 و 0/739 طی مرحله صحت‌یابی)، شبیه‌سازی نیم‌رخ غلظت املاح آب خاک و شوری زه‌آب خروجی از سیستم زهکش زیرزمینی با آماره ریشه میانگین خطای نرمال شده، NRMSE، به‌ترتیب برابر با 101/0 و 142/0 در مرحله واسنجی و آماره NRMSE به‌ترتیب، برابر با 0/092 و 0/119 طی مرحله صحت‌یابی) و شبیه‌سازی شاخص سطح برگ، عملکرد نی و عملکرد ساکارز (با آماره EF به‌ترتیب، برابر با 0/996، 0/996 و 0/999 در مرحله واسنجی) بود. بر اساس اجزای بیلان نمک شبیه‌سازی شده طی دوره مطالعاتی، حدود 33/72 تن بر هکتار نمک از طریق آبیاری به‌ مزرعه مطالعاتی وارد و حدود 54/94 تن بر هکتار نمک از طریق سیستم‌های زهکشی سطحی و زیرزمینی به بدنه‌های آبی پذیرنده تخلیه شد.