ارائه مدلی برای برآورد ابعاد بخش مرطوب خاک در آبیاری قطره‌ای در خاک‌لایه‌دار به روش آنالیز ابعادی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی وفناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

در آبیاری قطره‌ای برای بدست آوردن آرایش لاترال‌ها و فواصل بین قطره‌چکان‌ها لازم است شکل پیاز رطوبتی در خاک مد نظر قرار گیرد. توزیع رطوبت در خاک‌های لایه‌دار به دلیل تغییرات در نیروهای اثرگذار (غالباً ثقلی و ماتریک) و تفاوت در حجم منافذ و نفوذپذیری هر لایه، متفاوت با خاک همگن خواهد بود. در تحقیق حاضر ضمن بررسی پیاز رطوبتی در خاک‌های لایه‌دار، به منظور برآورد ابعاد خاک مرطوب، برخی معادلات علمی-تجربی با کمک آنالیز ابعادی و قضیه‌ی π باکینگهام ارائه شد. جهت مشاهده‌ی پیشروی جبهه‌ی رطوبتی، آزمایش‌ها برای شش توالی مختلف از قرارگیری سه بافت خاک سبک، متوسط و سنگین تحت دبی 4 لیتر در ساعت برای آبیاری قطره‌ای در یک مدل فیزیکی با دیواره‌ی شفاف انجام شد. نتایج نشان داد که الگوی خیس شده تحت تأثیر توالی لایه‌های خاک است. عمق پیشروی خاک در طول مدت آبیاری و برای هر شش تیمار لایه‌بندی خاک تحت دبی ثابت 4 لیتر در ساعت افزایش یافت. در پایان آبیاری، کمترین عمق پیشروی مربوط به تیمار خاک S_2 (سبک روی متوسط روی سنگین) می‌باشد. بیشترین قطر خیس شده مربوط به تیمار خاک S_2 (دارای کم‌ترین عمق پیشروی) می‌باشد. کمترین قطر خیس شده‌ی خاک در پایان آبیاری مربوط به تیمار S_6 (متوسط روی سنگین روی سبک) می‌باشد که تقریبا عمق پیشروی در این تیمار بیش از تیمارهای دیگر بود. علت این امر را می‌توان اختلاف کم بین بافت‌های متوسط و سنگین دانست. به عبارتی مدت زمان تأخیر جبهۀ رطوبتی برای عبور از مرز مشترک دو لایه کمتر بوده است. اطلاعات بدست آمده در این پژوهش می‌تواند برای طراحی و مدیریت سامانه‌های آبیاری قطره‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling for Estimating Soil Moisture Dimensions in Drip Irrigation in Layer Soil Using Dimensional Analysis Method

نویسندگان [English]

  • farhad mirzaei 1
  • Zeynab Alkasir 2
  • ahmadreza moini 3
1 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agricultural Engineering & Technology, university of Tehran.
2 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agricultural Engineering & Technology, university of Tehran, Karaj, Iran
3 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agricultural Engineering & Technology, university of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

In order to obtain the latera arrangements and distance between emitters in Drip irrigation, the soil moisture distribution should be considered. The variety in pore sizes and permeability of each layer beside the changes in influential forces (mostly matrix and gravity), cause the wetted pattern in layered soils to be different from homogeneous soil. The present research studies wetted zone in layered soils. In addition, some scientific-experimental equations with the help of dimensional analysis and the Buckingham π theorem were suggested to estimate the size of the wetted perimeter. There were six sets of experiments including different sequences of three soil textures (light, moderate and heavy) and under discharge 4 liters per hour for drip irrigation. The experiments were conducted in a physical model with transparent walls. At the end of irrigation, the lowest depth of advance was related to S2 (light to moderate to heavy). The highest wetted diameter was related to the S2 soil treatment (with the least depth of advance). The lowest wetted soil diameter at the end of irrigation was related to S6 treatment (moderate to heavy on light), which had almost more depth in this treatment than other treatments. The reason is the low difference between medium and heavy textures. That is, the delay time of the moisture front to cross the common boundary of the two layers was less. The information obtained in this study can be used to design and manage drip irrigation systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drip Irrigation
  • Point source
  • Soil wetting pattern
  • Layer soil
  • Buckingham π theorem