شبیه سازی سرعت پیشروی جبهه رطوبتی در سامانه آبیاری قطره‌ای پالسی به کمک مدل رگرسیون غیرخطی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه کردستان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه کردستان

چکیده

به منظور انجام این تحقیق داده‌های آزمایشی در یک مدل فیزیکی از جنس پلی‌کربنات به ابعاد 5/0×1×3 و بر روی سه نوع بافت خاک (سبک، متوسط و سنگین)، با سه نوع دبی قطره چکان (2، 4 و 6 لیتر در ساعت)، در سه عمق مختلف نصب قطره‌چکان (صفر، 15 و 30 سانتی‌متری) به انجام رسید. همچنین این آزمایشات برای دو نوع سیستم آبیاری پیوسته و پالسی صورت گرفت که در آبیاری پالسی، زمان قطع و وصل پالس‌ها مقادیر 30-30، 20-40 و 40-20 دقیقه در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن متغیرهای زمان آبیاری، دبی قطره‌چکان، هدایت هیدرولیکی اشباع، درصد شن و سیلت و رس، چگالی ظاهری خاک، رطوبت اولیه خاک، عمق نصب قطره‌چکان و همچنین نسبت زمان آبیاری در هر چرخه به زمان کل یک چرخه روابطی برای تخمین سرعت پیشروی جبهه رطوبتی با استفاده از رگرسیون غیرخطی ارائه گردید. نتایج مقایسه بین مقادیر اندازه گیری و شبیه‌سازی شده نشان داد که مدل رگرسیون غیر خطی با دقت بالایی سرعت پیشروی جبهه رطوبتی را برآورد می‌کند. مقادیر شاخص‌های میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) برای پیش‌بینی سرعت پیشروی جبهه رطوبت به ترتیب بین 067/0 تا 275/0 و 031/0 تا 108/0 سانتیمتر بر دقیقه نوسان می-کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of the advance Velocity of the Wetting Front in pulse Drip Irrigation Systems by nonlinear regression model

نویسندگان [English]

  • Bakhtiar Karimi 1
  • Nazir Karimi 2
1 department of water science engineering, university of kurdistan
2 M.S student , departement of water sceince engineering, university of kudistan
چکیده [English]

In this study, experiments were carried out in a transparent plexy-glass tank (0.5m*1m*3m) using three different soil textures (fine, heavy and medium). The drippers were installed at 3 different soil depths (surface, 15cm and 30cm). The emitter outflows were considered 2.4, 4 and 6 lit/hr. Also, these experiments were carried out for two continuous and pulse irrigation systems. In pulse irrigation, the pulse cycles were considered 30-30, 20-40 and 40-20 min. In this research, using nonlinear regression model, empirical models were developed to predict the advance velocity of the moisture front at different directions. The parameters of suggested model include emitter discharge, saturated hydraulic conductivity, application time, soil bulk density, emitter installation depth, initial soil moisture content, the ratio of irrigation time to complete period of each cycle and the proportions of sand, silt and clay in the soil. The results of comparison between measured and simulated values of advance velocity indicated that these models were acceptable accuracy in estimating the advance velocity of the wetting front in different directions. The values of the mean absolute error (MAE) and the root mean square error (RMSE) ranged 0.031-0.108 and 0.067-0.275 cm/min, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irrigation management
  • nonlinear regression
  • pulse Drip Irrigation
  • subsurface drip irrigation

علیزاده، الف. 1376. آبیاری قطره­ای (اصول و عملیات). انتشارات آستان قدس رضوی. 441 صفحه.

کریمی، ب.، محمدی، پ. 1397. ارزیابی شبکه عصبی مصنوعی در برآورد سرعت پیشروی جبهه رطوبتی در سامانه آبیاری قطره­ای. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 32.1: 92-79.

کریمی، ب. 1392. بهینه­سازی و مدیریت توزیع رطوبت و نیترات در سامانه­های آبیاری قطره­ای سطحی و زیر­سطحی به روش آنالیز ابعادی. رساله دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران.

کریمی، ب.، سهرابی، ت.، میرزایی، ف.، آبابایی، ب. a 1394. استخراج روابط تخمین سرعت پیشروی جبهه حرکت آب در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی با کمک آنالیز ابعادی.  مجله دانش آب و خاک. 75.1: 117-102.

کریمی، ب.، میرزایی، ف.، سهرابی، ت. b 1394. بسط معادلاتی برای برآورد الگوی سطح خیس­شده در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی به روش تحلیل ابعادی. مجله دانش آب و خاک. 25.3: 252-241.

محمدبیگی، الف.، میرزایی، ف.، اشرف، ن. 1395. شبیه­سازی توزیع رطوبت خاک اطراف قطره­چکان در آبیاری قطره­ای پالسی و پیوسته به روش آنالیز ابعادی.مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 23.6: 180-163.

میرزایی، ف.، لیاقت، ع.، سهرابی، ت.، امید، م. 1384. نمون­سازی جبهه رطوبتی خاک از منبع تغذیه خطی در آبیاری قطره­ای نواری. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 22.6: 66-53.

Al-Qinna, M.I and Abu-Awwad, AM. 2001. Wetting patterns under trickle source in arid soils with surface crust. Journal of Agricultural Engineering Research. 80.3: 301–305.

Al-Ogaidi, A.A.M., Wayayok, A., Rowshona, M.K and Abdullah, A.F. 2016. Wetting patterns estimation under drip irrigation systems using an enhanced empirical model. Journal of Agricultural Water Management. 176: 203-213.

Al-Ogaidi, A.A.M., Wayayok, A., Rowshona, M.K and Abdullah, A.F. 2017. The influence of magnetized water on soil water dynamics under drip irrigation systems. Journal of Agricultural Water Management. 180: 70-77.

Amin, M.S.M and Ekhmaj, A. I. M. 2006. DIPAC-drip irrigation water distribution pattern calculator. In: 7th International Micro Irrigation Congress, 10-16 Sept. PWTC, Kuala Lumpur, Malaysia.

Cook F.J., Fitch, P., Thorburn, P.J., Charlesworth, P.B and Keith, L. 2006. Modeling trickle irrigation: Comparison of analytical and numerical models for estimation of wetting front position with time. Journal of Environmental Modeling and Software. 21: 1353-1359.

Karimi, B., Sohrabi, T., Mirzaei, F and Rodriguez-Sinobas, L. 2012a. Evaluation of wetting area and water distribution on different soils in subsurface drip irrigation emitters. European Geosciences Union Conference. Vienna, Austria. 22-27 April.

Karimi, B., Sohrabi, T and Mirzaei, F. 2012b. Determining suitable probability distribution for estimating wetting front in surface and subsurface drip irrigation. Journal of Elixir Agriculture. 48: 9242-9244.

 

Karmelli, D and Peri, G. 1974. Basic principles of pulse irrigation. American Society of Civil Engineers, Proceedings of the Irrigation and Drainage Division. 100: 309-319.

Lazarovitch, N., Warrick, A.W., Furman, A and Simunek, J. 2007. Subsurface Water distribution from drip irrigation described by moment analyses. Journal of Vadose Zone. 6.1: 116-123.

Li, J., Zhang, J and Rao, M. 2004. Wetting patterns and nitrogen distribution as affected by fertigation strategies from a surface point source. Journal of Agricultural Water Management. 67:89-104.

Schwartzman, M and Zur, B. 1986. Emitter spacing and geometry of wetted soil volume. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 112.3: 242-253.

Singh, D.K., Rajput, T.B.S., Sikarwar, H.S and Ahmad, T. 2006, Simulation of soil wetting pattern with subsurface drip irrigation from line source. Journal of Agricultural Water Management. 83:130-134.

Qiaosheng, Sh., Zuoxin, L., Zhenying, W and Haigun, L. 2007. Simulation of the soil wetting shape under porous pipe sub-irrigation using dimensional analysis. Journal of Irrigation drainage Engineering. 56: 389-396