برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی با استفاده از آنالیز ابعادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در طراحی و اجرای سامانه‌های آبیاری، اطلاع از چگونگی شکل‌گیری پیاز رطوبتی خاک‌ها و ابعاد آن‌ها ضروری است .شبیه‌سازی برای هر طراحی و سناریوی مدیریت علاوه نتایج بسیار قابل‌قبول ، باعث صرفه‌جویی در وقت و زمان می‌گردد. هدف اصلی از این پژوهش ارائه معادلات بـرای تعیین ابعاد حجم خاک مرطوب شده در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی از منبع نقطه‌ای بود. بدین منظـور بـا به‌کارگیری آنالیز ابعادی، معادله اسچوارتزمن و زور برای آبیاری قطره‌ای زیرسطحی از منبع نقطه‌ای اصـلاح گردیـد. بـا ساخت مدل فیزیکی و استفاده از سه نوع بافت خاک شن، لوم و لوم رسی سیلتی و انجام آزمایش‌ها ضرایب معـادلات استخراج گردید و 9 معادله حاصل گشت. مقدار ریشه دوم میانگین خطا در سه نوع خاک برای قطر خیس شدگی و عمق خیس شدگی در بالا و پایین قطره‌چکان به ترتیب کوچک‌تر از 47/2، 27/1 و 01/3 سانتیمتر بود. همچنین راندمان عملکرد مدل در تمام موارد بزرگ‌تر از 81 درصد بود. ازآنجایی‌که راندمان عملکرد و همچنین دقت برآورد مدل در تمام موارد بالابود می‌توان نتیجه گرفت که مدل حاصله می‌تواند برای تخمین عمق و قطر خیس شدگی خـاک در سامانه‌های آبیـاری قطرهای زیرسطحی (SDI) از منبع نقطه‌ای استفاده گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimating soil moisture pattern under subsurface drip irrigation using dimensional analysis method

نویسندگان [English]

  • saeed zandi 1
  • Saeed Boroomand Nasab 2
  • Gavad Ainechee 1
1 Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
2 Professor, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده [English]

In designing and implementing irrigation systems, it is essential to know how Wetting Pattern form soils and their components. Simulation for each design and management scenario, in addition to highly acceptable results, saves time. The main purpose of this study was to provide equations for determination of soil moisture pattern in subsurface irrigation from point source. For this purpose, by applying dimensional analysis, the Schwartzman and zur equation for subsurface drip irrigation from point source was modified. By constructing a physical model and using three types of sand, loam and silty clay loam texture, the equations coefficients were extracted and 9 equations were obtained. For the developed simulation model in three soil type, RMSE values was smaller than 2.47, 1.27 and 3.01 cm for wetted width, upper and lower trickle placement respectively. It was found that performance of model was good with model efficiency greater than 81% for all cases. Therefore, it can be used to describe wetted depths and widths of soil under SDI system with point source of water application.

کلیدواژه‌ها [English]

  • subsurface drip irrigation
  • Dimensional Analysis
  • Wetting Front
  • Wetting pattern
  • model efficiency
آینه­چی، ج. 1387. برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی با استفاده از آنالیز ابعادی. رساله کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.
حیدری، ز.، فراستی.م، قبادیان، ر.1397. بررسی اثر دبی بر الگوی خیس شده تحت آبیاری قطره‌ای سطحی و شبیه‌سازی با مدل HYDRUS-2D مجله مهندسی آبیاری و آب ایران.  ۸.۳۲ :  ۱۳۲-۱۴۴.
حیدری، م.، ملک، ک.، ملایی کندلوس، م.، محسنی موحد، س، ا.، کریمی، ت. 1387. بررسی مدل های تجربی در شبیه سازی ابعاد پیاز رطوبتی خاک در آبیاری قطره ای تحت منبع نقطه ای. پژوهش کشاورزی. 8 . 3 : 45-55.
خان‌محمدی، ن.، بشارت، س.1395. شبیه‌سازی تجربی ابعاد پیاز رطوبتی بافت‌های مختلف خاک. مجله علوم آب و خاک. ۲۰ .77 :۱۳-۲۳.
خلیلی، م.،  اکبری، م.، هزارجریبی، ا.، ذاکری‌نیا، م.، عباسی، ف.1393. برآورد ابعاد پیاز رطوبتی با مدل تجربی و مدل عددی HYDRUS-2D در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی. تحقیقات سامانه‌ها و مکانیزاسیون کشاورزی.15. 2:1-14.
قربانی واقعی،ح.، علی بهرامی،ح.، ۱۳۹۵. آنالیز ابعادی الگوی خیسیدگی خاک از کپسول های رسی متخلخل، مجله پژوهش آب ایران. 1. 20 : 77- 85 .
محمدی، ع.، بیگلویی،م،ح.، خالدیان، م.، مریدنژاد، ع.، رجبی، ج،.1392. بررسی ابعاد پیاز رطوبتی در اراضی شیب دار. مجله علوم آب و خاک. ۱۷ .۶۶ :۱۰۹-۱۲۰.
ملایی کندلوس، م،. لیاقت، ع،. عباسی، ف. 1387. برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در آبیاری قطره ای زیر سطحی با استفاده از آنالیز ابعادی. علوم کشاورزی ایران. 39. 2 : 371- 378.
میرزایی، ف،. لیاقت، ع،. سهرابی، ت،. امید، م، ح،. 1384. نمون سازی جبهه رطوبتی خاک از منبع تغذیه خطی در آبیاری قطره‌ای- نواری. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 6 21 : 14-1 .
نصیری، ش،. نشاط، ع،. کهنوجی م. ۱۳۹۰. تعیین معادله های تجربی برآورد ابعاد پیاز رطوبتی تحت آبیاری قطره ای در خاکهای متوسط- شنی )مطالعه موردی دشت قائم آباد، کرمان. مجله مهندسی منابع آب 4: 87-90.
Al-Ogaidi, Ahmed A.M., Wayayok,A., Rowshon, M.K and Abdull,A.F.2016. Wetting patterns estimation under drip irrigation systems using an enhanced empirical model, Agricultural Water Management.176:203-213.
Ben-Asher, J. and Phene, C. J. 1996. Surface and subsurface drip irrigation: an analysis by a numerical model. Research Report. Jacob Blaustein Institute for Desert Research. Ben Gurion University of Negev. Negev, Israel.
Chu, S. T. 1994. Green-Ampt analysis of wetting pattern for surface emitters. J. Irrig. Drain. Eng. 12.2:414-421.
Ekhmaj, A.I., Amin, M.S.M., Salim, S., and Zakaria, A.A. 2005. Wetted surface radius under point-source trickle irrigation in sandy soil. Agric. Eng. 14.2: 67-75.
Elnesr,M.N and Alazba A.A.2019. Computational evaluations of HYDRUS simulations of drip irrigation in 2D and 3D domains (ii-subsurface emitters., Computers and Electronics in Agriculture.163.
Lubana, P.P.S., Narda, N.K., Brown, L.C. 2002. Application of a hemispherical model to predict radius of wetted soil volume under point source emitters for trickle irrigated tomatoes in Punjab state. ASAE 32.6: 42243-42257.
Qiaosheng S. Zouxin L. Zhenying W. and Hijung L. 2007. Simulation of the soil wetting shape under porous pipe sub-irrigation using dimensional analysis. Irrigation and Drainage. 56: 389-398.
Schwartzman, M., and Zur, B. 1986. Emitter spacing and geometry of wetted soil volume. J. Irrig and Drain. Eng. 112.3: 242-253.
Simunek, J., Sejna, M. and van Genuchten, M. Th. 1999. The HYDRUS-2D software package for simulating the two-dimentional movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media. Version 2.0. U. S. Salinity Laboratory. USDA. ARS, Riverside, California.
Simunek, J., van Genuchten, M. Th. and Sejna, M. 2006. The HYDRUS software package for simulating two and three- dimentional movment of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. Technical Manual. Version 1. 0. Pc Progress. Prague, Czech Republic.
Singh, D. K., Rajput, T. B. S., Singh, D. K., Sikarwar, H. S., Sahoo, R. N. and Ahmad, T. 2006. Simulating of soil wetting pattern with subsurface drip irrigation from line source. Agric. Water Manage. 83: 130-134.
Siyal A. A. and Skaggs T. H. 2009. Measured and simulated soil wetting patterns under porous clay pipe sub-surface irrigation. Agricultural Water Management, doi:10.1016/j.agwat