مدل‌سازی دو بُعدی آبشویی نمک ها در نیمرخ خاک بین دو زهکش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دکترای آبیاری و زهکشی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

چکیده

مدل‌سازی آبشویی در شرایط عدم یکنواختی آبشویی نمک‌ها در نیمرخ خاک، یکی از چالش‌های شوری‌زدایی به‌شمار می‌رود. شوری نهایی در نیمرخ خاک بین دو زهکش، در دو بُعد عمق خاک و فاصله از زهکش دارای مقادیر متفاوتی می‌باشد. لذا تخمین مقادیر شوری در نیمرخ خاک، نیازمند مدل‌سازی دو بُعدی آبشویی می‌باشد. در این پژوهش، داده‌های مورد نیاز مدل‌سازی با اجرای عملیات آبشویی نیمرخ خاک در مدل فیزیکی با ابعاد (ارتفاع×عرض×طول) 1×5/0×2 متر تهیه شد. در مدل مذکور، شرایط زهکشی خاک برای نصف فاصله‌ی بین دو زهکش ایجاد شد. هدف از پژوهش، مقایسه‌ی روابط یک بُعدی (بُعد عمق خاک) و دو بُعدی (بُعد عمق خاک و فاصله از زهکش) در مدل‌سازی آبشویی بود. مدل‌ها شامل توابع خطی، نمایی، لگاریتمی، درجه دوم و توانی بود که به‌عنوان مدل‌های رگرسیونی انتخاب شدند. نتایج نشان داد در مدل‌سازی یک بُعدی، ضریبR^2 برای توابع خطی، نمایی، لگاریتمی، درجه دوم و توانی به ترتیب برابر با 392/0، 557/0، 404/0، 406/0 و 562/0 بود. اما در مدل‌سازی دو بُعدی، به‌ترتیب برابر با 796/0، 94/0، 55/0، 614/0 و 587/0 شد. بنابراین افزایش ضریب R^2 در مدل‌سازی دو بُعدی، نشان‌دهنده‌ی افزایش اعتبار در مدل‌سازی آبشویی بود. در ارزیابی مدل‌های دو بُعدی، از نظر آماره‌های ME، RMSE، R^2، R_adj^2 و EF، به‌ترتیب مدل‌های نمایی و خطی به‌عنوان مدل بهینه انتخاب شد. دستاورد کلی این بود که برای مدل‌سازی آبشویی در نیمرخ خاک بین دو زهکش، استفاده از مدل دو بُعدی معرفی شده در این پژوهش دارای کارایی بهتری نسبت به مدل یک بُعدی بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Two-Dimensional Modeling of Salts Leaching, in the Soil Profile between Two Drains

نویسنده [English]

  • reza saeidi
Ph.D. of irrigation and drainage Engineering, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Leaching modeling in the conditions of non-uniformity leaching in soil profile is desalination challenges. The final salinity in the soil profile has different values in two dimensions of soil depth and distance from the drainage pipe. Therefore, estimation the salinity values in the soil profile requires two-dimensional modeling of leaching. In this research, the data required for modeling were prepared by soil profile leaching in a physical model with dimensions (height × width × length) of 1×0.5×2 m. In this model, soil drainage conditions were created for half the distance between the two drains. The target of this study was to compare the relationships of one-dimensional (in soil depth) and two-dimensional (in soil depth and distance from drain) in leaching modeling. Regression models included linear, exponential, logarithmic, polynomial and power functions. The results showed that in one-dimensional modeling, the coefficientR^2 for linear, exponential, logarithmic, polynomial and power functions were equal to 0.392, 0.557, 0.404, 0.406 and 0.562, respectively. But in two-dimensional modeling, it was equal to 0.796, 0.94, 0.55, 0.614 and 0.587, respectively. Therefore, increasing the coefficient R^2 in two-dimensional modeling, showed an increase in validity in leaching modeling. In evaluating two-dimensional models by terms of ME, RMSE,R^2,R_adj^2and EF, were selected exponential and linear models as the optimal model, respectively. For leaching modeling in the soil profile between two drains, using the two-dimensional model had better performance than the one-dimensional model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desalination
  • Drainage
  • Physical Model
  • Salinity estimation
سدی کپورچال، ص.، همایی، م. و پذیرا، ا. 1391. مدل‌سازی آب آبشویی مورد نیاز برای بهسازی خاک‌های شور. مجله حفاظت منابع آب و خاک. 2(2): 65-83.
اسدی کپورچال، ص. و همایی، م. 1396. کاربرد مدل‌های شوری‌زدایی به‌منظور تدوین برنامه تناوب زراعی خاک‌های شور  و سدیمی (مطالعه موردی منطقه رامهرمز). مجله حفاظت منابع آب و خاک. 6(4): 91-106.
بهبهانی‌زاده رضائیان، ز.، پذیرا، ا.، پناهپور، ا. و ظهرابی، ن. 1396.مقایسه روش‌های مختلف آبشویی نمک‌های محلول از نیمرخ خاک‌های شور و سدیمی. فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز. 7(15): 79-93.
پاپن، پیوند.، گلابی، م.، و مکوندی، ا. 1396. بررسی مدل‌های ریاضی آبشویی در منطقه رامشیر استان خوزستان. سومین همایش ملی مدیریت آب در مزرعه، اسفند ماه، کرج، ایران.
رجب­زاده، ف.، پذیرا، ا. و مهدیان، م. ح. 1389. بررسی و تعیین یک مدل تجربی برای آبشویی خاک‌های شور و سدیمی بخش میانی استان خوزستان. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 18(3): 61-84.
شریفی‌پور، م.، ناصری، ع. ع.، هوشمند، ع.، حسن‌ اقلی، ع. و معاضد، ه. 1396. آبشویی و اصلاح اراضی شور و سدیمی، بخش اول: مفاهیم نظری و روابط حاکم بر آبشویی نمک‌ها از نیمرخ خاک. مجله مدیریت آب در کشاورزی. 4(1): 39-48.
محمدزاده، م.، همایی، م. و پذیرا، ا. 1392. مدلی کاربردی برای بهسازی خاکهای شور و سدیمی. مجله حفاظت منابع آب و خاک. 3(1): 43-59.
مشعل، م.، دانشور، م.، امامی، س. و وراوی پور، م. 1392. ارزیابی مدل‌های نظری آبشویی املاح خاک (مطالعه‌ی موردی: اراضی لابار-دشت ساوه). مجله مدیریت آب و آبیاری. 3(1): 121-134.
نظری، ن. 1396. تعیین یک مدل تجربی برای آبشویی خاک‌های شور اراضی زراعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد میانه. فصلنامه بوم‌شناسی گیاهان زراعی، 13(2): 35-51.
Corwin, D. L., Rhoades, J. D. and Symone, J. 2007.  Leaching requirement for soil salinity control: Steady – state versus transient models. Journal of Agriculture Water Management. 90(3):165-180.
Da Fonseca, A. F., Melfi, A. J., Monteiro, F. A., Montes, C. R., Almeida, V. V. and Herpin, U. 2007. Treated sewage effluent as a source of water and nitrogen for Tifton 85 bermudagrass. Journal of Agriculture Water Management. 87: 328-336.
Hoffman, G, J. 1980. Guideline for reclamation of salt affected soils. Proceeding of International American Salinity and Water Management, Technical Conference. Juan. Mexico. 49-64.
Metternich, G. I. and Zinck, J. A.2003. Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints. Journal of Remote Sensing of Environment. 58(1-2):1-20.
Pazira, E., and T., Kawachi. 1981. Studies on appropriate depth of leaching water, Iran. A Case study.  Journal of Integrate Agricultural Water Use and Freshening Reservoirs, Kyoto University Japan. 6: 39-49.
Pazira, E., Keshavarz, A. and K., Torii .1998. Studies on appropriate depth of leaching water, International Workshop on Use of Saline and Brackish Water for Irrigation, Indonesia. 328-338.
Pazira, E. and Homaee, M. 2010. Salt leaching efficiency of subsurface drainage systems at presence of diffusing saline water table boundary: a case study in Khuzestan plains, Iran. Proceedings of International of the 2th World Congress of the International Commission of Agricultural Engineering (CIGR), Quebec City, Canada. 1-15
Raij, I., Simunek, J., Ben-Gal, A. and Lazarovitch, N. 2016. Water flow and multicomponent solute transport in drip-irrigated lysimeters. Journal of Water Resource. 52(8): 6557–6574.
Reeve, R, C., Pillsbury, A. F. and Wilcox, L. V. 1955. Reclamation of saline and high boron soil in the Coachella Valley of California. Hilgardia. 24: 69-91.
Smedema, L. K., Vlotman, W. F. and Rycroft, D. W. 2004. Modern Land Drainage: Planning, Design and Management of Agricultural Drainage Systems (2th ed.). Balkema publishers.
Wallender, W. W. and Tanji, K. K. 2011. Agricultural salinity assessment and management (ed). American Society of Civil Engineers (ASCE), New York.
Yang, T., Simunek, J., Mo, M., Mccullough, B., Shahrokhnia, H., Cherchian, S. and Wu, L. 2019. Assessing salinity leaching efficiency in three soils by the HYDRUS-1D and -2D simulations. Journal of Soil and Tillage Research. 194: 104342.
Yu, X., Dan, H. and Xin, P. 2018. Method for Improving Leaching Efficiency of Coastal Subsurface Drainage Systems. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 144(8): 1-11.