Simulation of wetted area in slope lands in drip irrigation system

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of water science and Engineering, Faculty of Agricultural, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran

2 department of water science engineering, university of kurdistan

Abstract

Soil wetted pattern plays an important role in the design of drip irrigation systems. Wetting pattern depends on various factors such as soil texture, soil structure, emitter discharge, hydraulic conductivity, applied water volume and land slope. In this research, two physical rectangular cubic models were constructed to measure the soil moisture advance front. The smaller model was used for experiments with lower discharge and the larger model was used for experiments with higher discharge. These experiments were carried out for four different slopes (0, 10, 20 and 30%), three soil types with different textures (light, medium, heavy) and three emitter discharges (2, 4, and 6 lit/hour). The purpose of this study was to simulate the wetting area in a drip irrigation system on slope land. The artificial neural network (ANN) model was used to simulate the wetted area. The results of the comparison between the measured and simulated values showed that the ANN model has an acceptable performance in estimating the moisture front area. Coefficient of determination (R 2) in training phase ranged from 0.994 to 0.997, root mean square error (RMSE) ranged between 18.84 to 42.70 cm2 and mean absolute error (MAE) ranged between 12.28 to 31.96 cm2. These values for the test phase were 0.993 to 0.997, 26.87 to 47.02 cm2 and 20.14 to 31.45 cm2, respectively.

Keywords

References

بزانه، م.، خورسند، ا.، زینال­زاده، ک. و بشارت، س. 1395. ارزیابی نرم­افزار HYDRUS 2D در برآورد عمق آب ذخیره شده و الگوی رطوبتی آبیاری قطره­ای سطحی. نشریه دانش آب و خاک، جلد 26، شماره 1/2، صفحات 301-287.
 تمجید، م.، بیگلویی، م.ح.، خالدبان، م.ر.، مریدنژاد، ع. و محمدی، ع. 1393. مقایسه رگرسیون خطی و شبکه­های عصبی در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در اراضی شیب­دار. نشریه دانش آب و خاک، جلد 24، شماره 4، صفحات 246- 237.
حیدری، ز.، فراستی، م. و قبادیان، ر. 1394. اثر شیب بر پیاز رطوبتی خاک تحت آبیاری قطره­ای سطحی و شبیه­سازی با مدل HYDRUS 2D. مدیریت آب آبیاری، جلد 5،  شماره 2، صفحات 288- 277.
خان­محمدی، ن. و بشارت، س. 1395. شبیه­سازی تجربی ابعاد پیاز رطوبتی بافت­های مختلف خاک. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیستم، شماره 77 ، صفحات 23-13.
 ضیاء تبار احمدی، م. 1371. آبیاری قطره­ای. چاپ اول، انتشارات دانشگاه مازندران، 339  صفحه.
کریمی ب، میرزایی ف و سهرابی ت. 1394. بسط معادلاتی برای برآورد الگوی سطح خیس شده در سیستم آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی به روش تحلیل ابعادی . مجله دانش آب و خاک جلد 25، شمارة 3، صفحه­های 241 تا 252.
 کریمی، ب. و عبدی، چ. 1395. شیبه­سازی الگوی توزیع رطوبت خاک در سامانه آبیاری قطره­ای سطحی به روش آنالیز ابعادی. فصلنامه محیط زیست و مهندسی آب، دوره 2، شماره 1. صفحات 37-50.
 کریمی، ب. و علی­نظری، ف. 1398. شبیه­سازی پیاز رطوبتی در سامانه آبیاری قطره­ای زیرسطحی با مدل رگرسیون غیرخطی. پژوهش آب در کشاورزی، ب، جلد 33،  شماره 2، صفحات 339-327.
 کریمی، ب. و محمدی، پ. 1397. ارزیابی شبکه­ی عصبی مصنوعی در برآورد سرعت پیشروی جبهه رطوبتی در سامانه آبیاری قطره ای. پژوهش آب در کشاورزی، دوره 3.2، شماره 1، صفحات 92-79.
محمدی، ع.، بیگلویی، م.ح.، خالدیان، م.ر.، مریدنژاد، ع. و رجبی، ج. 1391. بررسی ابعاد پیاز رطوبتی در اراضی شیب­دار. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، جلد 17، شماره 66، صفحات 121-109.
Al-Ogaidi, A.A.M., Wayayok, A., Rowshon, M.K. and Abdullah, A.F. 2016. Wetting patterns estimation under drip irrigation systems using an enhanced empirical model. Agricultural Water Management, 176: 203–213.
Elnesr, M.N., Alazba, A.A. and Simunek, J. 2014. Hydrus simulation of the effect of dual-drip subsurface drip irrigation and a physical barrier on water movement and solute transport in soils. Irrigation Science. 32: 111–125.
Elnesr, M.N. and Alazba, A.A. 2019. Computational evaluations of HYDRUS simulations of drip irrigation in 2D and 3D domains (i-Surface drippers). Comp. and Elec. in Agric., 162, pp.189-205.
Fan, Y., Shao, X., Gong, J. and Wang, Y., 2019. An empirical model for estimating soil wetting pattern dimensions during film hole irrigation. Archives of Agro. and Soil Sci., pp.1-15.
Hinnell, A.C., Lazarovitch, N., Furman, A., Poulton, M. and Warrick, AW. 2010. Neuro-Drip: estimation of subsurface wetting patterns for drip irrigation using neural networks. Irrigation Science, (28): 535–544.
Kanda, E.K., Senzanje, A. and Mabhaudhi, T. 2020. Soil water dynamics under Moistube irrigation. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, p.102836.
Kandelous, M.M. and Simunek, J. 2010. Comparison of numerical, analytical and empirical models to estimate wetting patterns for surface and subsurface drip irrigation. Irrigation Science, 28: 435-444.
Karimi, B., Mohammadi, P., Sanikhani, H., Salih, S.Q. and Yaseen, Z.M. 2020. Modeling wetted areas of moisture bulb for drip irrigation systems: An enhanced empirical model and artificial neural network. Computers and Electronics in Agriculture, 178: 105767.
Kilic, M. 2020. A new analytical method for estimating the 3D volumetric wetting pattern under drip irrigation system. Agric. Water Manag., 228, p.105898.
McCulloch, S.W. and Pitts, W.H. 1943. A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity. Bulletin of Mathematical Biophsics, pp.115-133.
 Samadianfard, S., Sadraddini, A.A., Nazemi, A.H., Provenzano, G. and Kisi, O. 2012. Estimating soil wetting patterns for drip irrigation using genetic programming. Spanish J. Agric. Res. 10: 1155–1166.
Shiri, J., Karimi, B., Karimi, N., Kazemi, M.H. and Karimi, S. 2020. Simulating wetting front dimensions of drip irrigation systems: Multi criteria assessment of soft computing models. J. Hydrol: p.124792.
 Tripathi, V.K. 2017. Simulating Soil Water Content under Surface and Subsurface Drip Irrigation with Municipal Wastewater. Journal of AgriSearch, 4(3): 167-172.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 14, Issue 5 - Serial Number 83
January and February 2021
Pages 1772-1788

Files

Share

How to cite

Statistics