بررسی ویژگی‌های هیدرولیکی روش آبیاری نشتی- زیر‌سطحی و توسعه روابط حاکم بر جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

4 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

آبیاری نشتی-زیرسطحی یکی از روش‌های نوین آبیاری است که به دلیل قرارگیری لوله‌ها در زیر سطح خاک و توزیع آب در منطقه توسعه ریشه با فشار کمتر از یک متر ستون آب می‌تواند کاربرد زیادی در باغات کوچک با محدودیت کمی و کیفی آب داشته باشد. طراحی بهینه این روش‌ها نیازمند شناخت تأثیر پارامترهای مختلف بر سرعت نفوذ آب به داخل خاک و شکل پیاز رطوبتی است. به همین دلیل در این تحقیق سرعت نفوذ آب به داخل خاک در مراحل مختلف آبیاری برای دبی‌های 1/0، 2/0 و 35/0 لیتر بر ثانیه و حجم آب کاربردی 30، 60 و 90 لیتر موردبررسی قرار گرفت. همچنین پروفیل عمقی رطوبتی خاک نیز در انتهای هر آزمایش با حفر گودالی در نزدیکی منبع نشت آب اندازه‌گیری شد. نتایج نشان‌دهنده تأثیر بیشتر دبی ورودی آب به داخل سیستم بر سرعت نفوذ آب داخل خاک در مرحله تغذیه بود. در مرحله تخلیه نیز سرعت نفوذ آب به داخل خاک بیشتر تحت تأثیر حجم آب ورودی قرار داشت. بررسی پیاز رطوبتی در انتهای آزمایش نیز نشان داد نفوذ عمقی آب با افزایش دبی ورودی حدود 17% افزایش یافت. مدل‌های توسعه داده‌شده در فاز تغذیه و مراحل تخلیه و تغذیه در حالت غیرآزاد دارای ضرایب تبیین 66/0، 77/0 و 69/0 بوده که نشان‌دهنده دقت بالاتر آن‌ها نسبت به سایر فازهای آزمایش است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of hydraulic characteristics and developed equations for subsurface leaky irrigation system

نویسندگان [English]

  • ali maleki 1
  • Mahdi Gheysari 2
  • Mohammad Reza Mosaddeghi 3
  • nahid akbari 4
1 Department of Water Engineering College of Agriculture Isfahan University of Technology Isfahan
2 Department of Water Engineering College of Agriculture Isfahan University of Technology Isfahan, 84156-83111 Iran http://gheysari.iut.ac.ir
3 Department of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
4 Department of Water Engineering College of Agriculture Isfahan University of Technology Isfahan
چکیده [English]

Subsurface leaky irrigation systems are one of the novel irrigation systems developed in recent years. In this system, the pipes are located below the soil surface and water is distributed in root zone with a very low pressure of less than one meter water column. This system can be widely used in small gardens with quantitative and qualitative water restrictions. Optimal design of these systems depends on the effect of different parameters on water infiltraion and wetting pattern. For this reason, the volume of water infiltration is investigated at different Subsurface leaky irrigation strategies. The inlet discharge and volume of applied water at each strategy differs from 0.1, 0.2 and 0.35 liters per second and 30, 60 and 90 liters, respectively. The humidity of the soil is also measured in wetting area at the end of each experiment. The results show that inlet discharge in feeding stage has dramatic effect on water infiltration, while the volume of applied water has more effects in discharg stage. Measurements of wetting pattern at the end of experiments also showed that water infiltration increased by 17% with increasing the inlet discharge into the system. The developed models in feeding phase and discharge and feeding phase in non-free surface flow had correlation coefficients of 0.69, 0.77 and 0.66, respectively, which show their higher accuracy in comparison with other phases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • subsurface drip irrigation
  • Wetting pattern
  • Infiltration rate
  • Leaky irrigation
  • Water Losses
اشرفی، ن.، نیکبخت، ع.، قیصری، م.، اعتمادی، ن. و اسکوبار، ر.ف. 1392. پاسخ نهال‌های زیتون به کاربرد پساب تصفیه‌شده در دو روش آبیاری. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب). 27 (3): 329-336.
پروانک بروجنی، ک.، فتاحی نافچی، ر. و موسوی، س.ف. 1386. بررسی تأثیر بافت خاک و دبی آب آبیاری بر الگوی نفوذ آب از یک منبع نقطه‌ای. مجله علمی پژوهشی گیاه و زیست‌بوم. 10: 86-101.
دستورانی، م.ت.، صادق زاده، م.ع. و حشمتی، م. 1387. بررسی کارایی آبیاری زیرسطحی در میزان رشد و تولید درختان پسته. آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی). 22 (1): 35-47.
قیصری، م. و نیکبخت، ع. 1389. سیستم آبیاری نشتی-زیرسطحی. اداره کل ثبت شرکت‌ها و مالکیت صنعتی، گواهی‌نامه ثبت اختراع، شماره 66980، تاریخ 24/07/1389.
محمدیان، م.، قیصری، م.، فاضل، ف. و اعتمادی، ن. 1395. مقایسه گرفتگی چند نوع قطره‌چکان داخل خط در اثر نفوذ ریشه تحت آبیاری قطره‌ای زیرسطحی. تحقیقات آب‌وخاک ایران. 47 (3): 529-537.
Ali Khan, A., Yitayew, M. and Warrick, A.W. 1996. Field evaluation of water and solute distribution from a point source. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 122 (4).
Angelakis, A.N., Rolston, D.E., Kadir, T.N. and Scott, V.H. 1993. Soil-water distribution under trickle source. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 119 (3).
Ayars, J.E., Phene, C.J., Hutmacher, R.B., Davis, K.R., Schoneman, R.A., Vail, S.S. and Mead, R.M. 1999. Subsurface drip irrigation of row crops: A review of 15 years of research at the Water Management Research Laboratory. Agricultural Water Management. 42 (1): 1-27.
Bhatnagar, P.R. and Chauhan, H.S. 2008. Soil water movement under a single surface trickle source. Agricultural Water Management. 95 (7): 799-808.
Braester, C. 1973. Moisture variation at the soil surface and the advance of the wetting front during infiltration at constant flux. Water Resources Research. 9 (3): 687-694.
Camp, C.R. 1998. Subsurface drip irrigation: A review. Transaction of American Society of Agricultural Engineers. 41 (5): 1353-1367.
Cindy, S.K. and Hunt, J.R. 1996. Prediction of wetting front movement during one-dimensional infiltration into soils. Water Resources Research. 32 (1): 55-64.
Coelho, F.E. and Or, D. 1997. Applicability of analytical solutions for flow from point sources to drip irrigation management. Soil Science Society of America Journal. 61 (5): 1331-1341.
Cote, C.M., Birstow, K.L., Charlesworth, P.B., Cook, F.J. and Thorburn, P.J. 2003. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle irrigation. Irrigation Science. 22: 143-156.
Hammami, M., Daghari, H., Balti, J. and Maalej, M. 2002. Approach for predicting the wetting front depth beneath a surface point source: theory and numerical aspect. Irrigation and Drainage. 51 (4): 347-360.
Hoffman, G.J., Evans, R.G., Jensen, M.E., Martin, D.L. and Elliott, R.L. 2007. Design and operation of farm irrigation systems. American Society of Agricultural and Biological Engineers.
Honari, M., Ashrafzadeh, A., Khaledian, M., Vazifedoust, M. and Mailhol, J.C. 2017. Comparison of HYDRUS-3D soil moisture simulations of subsrface drip irrigation with experimental observations in the south of France. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 143 (7).
Levin, I., van Rooyen, P.C. and van Rooyen, F.C. 1979. The effect of dischatge rate and intermittent water application by point-source irrigation on the soil moisture distribution. Soil Science Society of America Journal. 43(1): 8-16.
Or, D. and Coelho, F.E. 1996. Soil water dynamics under drip irrigation: transient flow and uptake models. Transactions of the ASAE. 39 (6): 2017-2025.
Roth, R.L. 1974. Soil moisture distribution and wetting front pattern from a point source. Proc. Second International Drip Irrigation Congress, San Diego, California.
Schwartzman, M. and Zur, B. 1986. Emitter spacing and geometry of wetted soil volume. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 122 (3).
Shani, U., Xue, S., Gordin-Katz, R. and Warrick. A.W. 1996. Soil-limiting flow from subsurface emitters, I: pressure measurements. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 122 (5).
Suarez Rey, E., Choi, C.Y., Waller, P.M. and Kopec, D.M. 2000. Comparison of subsurface drip irrigation and sprinkler irrigation for bermuda grass in Arizona. Transactions of the ASAE. 43 (3): 631-640.
Yao, W.W., Ma, X.Y., Li, J. and Parkes, M. 2011. Simulation of point source wetting pattern of subsurface drip irrigation. Irrigation Science. 29: 331–339.
Zerihun, D., Sanchez, C.A. and Nolte, K. 2014. Field-scale sprinkler irrigation system hydraulic model. I: hydraulic characterization. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 140 (7).
Zur, B. 1996. Wetted soil volume as a design objective in trickle irrigation. Irrigation Science. 16: 101-105.