بررسی اثر شیب، دبی و بافت خاک برگسترش جبهه‌رطوبتی در خاک‌های همگن از منبع نقطه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائمشهر، ایران

2 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائمشهر، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

4 دانشیار گروه آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

چکیده

برای بررسی جبهه پیشروی رطوبت ‌خاک، مدل فیزیکی به شکل مکعب مستطیل با ابعاد، 160 ، 120 و 60 سانتیمتر به ترتیب طول، ارتفاع و عرض ساخته شد به منظور تأثیر شیب‌زمین، دبی قطره‌چکان و نوع بافت خاک بر پیشروی جبهه‌رطوبتی آزمایش‌‌هایی در سه نمونه خاک با بافت شنی لومی، لومی رسی شنی و رسی در شیب‌‌ها و دبی‌های متفاوت انجام گردید. نتایج نشان داد که در تمامی آزمایش‌های انجام گرفته بیشترین مقدار حداکثر شعاع خیس‌شده برای همه شیب‌ها در بافت خاک رسی و پس از آن برای خاک لومی رسی شنی و کمترین مقدار آن برای نمونه خاک شنی لومی ایجاد می‌گردد. حداکثر شعاع جبهه‌رطوبتی در آزمایش‌‌های انجام گرفته بین 37 الی 115 سانتیمتر متغیر بوده است. با افزایش دبی قطره‌چکان در شرایط برابر، حداکثر شعاع جبهه‌رطوبتی افزایش پیدا می‌کند. در تمام آزمایش‌ها با شیب‌های برابر بیشترین عمق نفوذ در محور قطره‌چکان، با حجم ثابت آب کاربردی به ترتیب برای خاک با بافت شنی لومی ، لومی رسی شنی و رسی تشکیل شده است. مقدار عمق جبهه‌رطوبتی در زیر قطره‌چکان در آزمایش‌های انجام گرفته بین 37 الی 65 سانتیمتر متغیر بوده است. همچنین با افزایش شیب، عمقی که در آن حداکثر شعاع جبهه‌رطوبتی تشکیل می‌شود به سطح زمین نزدیکتر می‌شود. کمترین مقدار عمقی که در آن حداکثر شعاع جبهه‌رطوبتی ایجاد می‌گردد برای خاک رسی با دبی قطره چکان 8 لیتر در ساعت در شیب 20 درصد برابر 5/4 سانتیمتر و بیشترین مقدار آن برای خاک شنی لومی با دبی قطره‌چکان 2 لیتر در ساعت و در شیب صفر برابر 19 سانتیمتر می‌باشد. بیشترین درصد مساحت جبهه‌رطوبتی پایین‌دست قطره‌چکان، در شیب 20 درصد و بافت خاک رسی با دبی قطره‌چکان 8 لیتر در ساعت ، برابر با 81 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Slope, Flow Rate and Soil Texture on Expansion of the Wetting front in Homogeneous Soils from a Point Source

نویسندگان [English]

  • naser Ramzanian Azizi 1
  • Askari Tashakori 2
  • Eisa Maroufpoor 3
  • Samad Emamgholizadeh 4
1 Ph. D Student, Department of of Water Science, and Engineering, Qaemshahr Branch, Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran
2 Assistant Professor, Dept. of Water Science and Engineering, Qaemshahr Branch, Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran
3 Associate, Depatrment of Water Engineering, Faculaty of Agriculture, University of Kurdistan., Sannadaj., Iran
4 Dept. of Water Engineering, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

A cuboid-shaped physical model with the dimensions of 160 cm×120 cm×60 cm in length, height and width, respectively, was built to study the advance of the wetting front. The results indicated that, in all the experiments, the largest value for the maximum wetted radius at all slopes was observed in the soil with clay texture followed by that with sandy clay loam and the smallest in the soil with loamy sand texture. The maximum wetting front radius in the experiments varied from 37 to 115 cm. When the other conditions were kept constant, the maximum wetting front radius increased at higher emitter flow rates. When the slope was kept constant, the maximum infiltration depths at the location of the emitter axis at constant volume of irrigation water were that of the soil with loamy sand texture followed by the soil with sandy clay loam texture with the soil with clay texture having the minimum infiltration depth. The depth of the wetting front under the emitter in the experiments varied from 37 to 65 cm. In addition, at higher slopes, the depth at which the maximum wetting front radius occurred was closer to the ground surface. The minimum depth at which the largest wetting front radius occurred was 4.5 cm in the clay soil at emitter rate of 8 L/h and 20% slope and the maximum was 19 cm in the loamy sand soil at emitter flow rate of 2 L/h and 0% slope. The highest percentage of wetted soil downstream of the emitter (81%) was that of the soil with clay texture at emitter flow rate of 8 L/h and 20% slope.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil texture
  • Wetting Front
  • Emitter Flow Rate
  • Sloping Surface
  • Point source
اسماعیلی، ا.، سلطانی محمدی، ا. و برومند نسب، س.  1394. بررسی ابعاد پیاز رطوبتی آبیاری قطره­ای نواری در اراضی شیب‌دار.  مجله علمی کشاورزی، علوم و مهندسی آبیاری. 39 (1): 190-181.
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. 3 (10): 101-86.
تمجید، م.، بیگلویی، م.ح.، خالدبان، م.ر.، مرید نژاد، ع. و محمدی، ع.1392. مقایسه رگرسیون خطی و شبکه‌های عصبی در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در اراضی شیب‌دار. نشریه دانش آب‌وخاک. 24 (4): 273 – 246.
تیشه زن، پ. و موسوی، ف. ۱۳۸۵. بررسی پیشروی جبهه رطوبتی تحت منبع نقطه­ای در خاک‌های مطبق با سطوح شیب‌دار، اولین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه چمران،
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. 5 (2): 288 - 277.
شریف نیا، ر.، میرزایی، ف. و لیاقت ،ع. م. 1389. بررسی سطح و حجم خاک خیس شده در آبیاری قطره­ای در اراضی شیب‌دار. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 4 (2): 192 – 182.
ضیاء تبار احمدی، م. 1371. آبیاری قطره­ای. چاپ اول، انتشارات دانشگاه مازندران، 339 صفحه.
علیزاده، ا. 1385. اصول طراحی سیستم‌های آبیاری تحت‌فشار. جلد دوم، چاپ پنجم، انتشارات آستان قدس رضوی، 367 صفحه.
علیزاده، ا. 1380. اصول و عملیات آبیاری قطره­ای. دانشگاه امام رضا (ع) مشهد. 168-157 و 385-384.
محمدی، ع.، بیگلویی، م.ح.، خالدیان، م.ر.، مرید نژاد، ع. و رجبی، ج. 1391. بررسی ابعاد پیاز رطوبتی در اراضی شیب‌دار. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. 17 (66): 121 - 109.
مصطفی‌زاده، ب.، موسوی، ف. و شریف بیان الحق، م.ح. 1377 . پیشروی جبهه رطوبتی از منبع رطوبتی در سطوح شیب‌دار. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 22 (3): 22- 13.
وجدانی، ن.، بناوند، ع.، مکوندی، ک. و سخایی راد، ح.1387. تعیین فاصله بهینه بین قطره­چکان­ها در آبیاری قطره­ای با استفاده از پیاز رطوبتی)مطالعه موردی شبکه آبیاری قطره­ای دشت هارکله لالی در استان خوزستان( . دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران . اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب.
Autovino, D. Rallo, G. and Provenzano, G. 2018. Predicting soil and plant water status dynamic in olive orchards under different irrigation systems with Hydrus-2D: Model performance and scenario analysis. Agricultural Water Management. 203: 225-235.
Bodhinayake, W., Si, B.C. and Xiao, C. 2004. New method for determining water-conducting macro-and mesoporosity from tension infiltrometer. Soil Science Society of America Journal. 68(3): 760-769.
Clothier, B., Scotter, D. and Harper, E.1985. Three dimensional infiltration and trickle irrigation. Journal of irrigation and drainage engineering-ASCE,25(2). 479-501.
Hachum, A.Y., Willardson, L.S. and Alfaro, J.F. 1976. Water movement in soil from trickle source. Journal of the Irrigation and Drainage Division. 102(2): 179-192.
Haggard, B.E., Moore, P.A. and Brye, K.R. 2005. Effect of slope on runoff from a small variable slope box-plot. Journal of Environmental hydrology. 13(25): 1-8.
Hoover, J.R. 1985. Evaluation of flow pathways in a sloping soil cross section. Transactions of the ASAE. 28(5): 1471-1475.
Huat, B.B., Ali, F.H. and Low, T.H. 2006. Water infiltration characteristics of unsaturated soil slope and its effect on suction and stability. Geotechnical and Geological Engineering. 24(5): 1293-1306.
Karimi, B. and Alinazari, F. 2019. Simulation of full shape of wetting bulb in subsurface drip irrigation system with nonlinear regression model.33. 327-338.
Karimi, B., Mohammadi, P., Sanikhani, H., Salih, S. Q., & 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.
Kumar, D. S., Sharma, R. and Brar, A. S. 2021. Optimising drip irrigation and fertigation schedules for higher crop and water productivity of oilseed rape (Brassica napus L.). Irrigation Science. 1-14.
Moncef, H. and Khemaies, Z. 2016. An analytical approach to predict the moistened bulb volume beneath a surface point source. Agricultural Water Management. 166: 123–129.
Patel, N. and Rajput, T.B.S. 2009. Dynamics and modeling of soil water under subsurface drip irrigated onion. Agricultural Water Management. 95(12): 1335-1349.
Rahimzadegan, R. 1977.Water movement in field soil from a point source. M.Sc. Thesis, Utah State Univ.,Logan, Utah, USA.1657-1671.
Zhenjie, Q. Jiusheng L. and Weixia Z. 2017. Effects of lateral depth and irrigation level on nitrate and Escherichia coli leaching in the North China Plain for subsurface drip irrigation applying sewage effluent. Irrigation Science. 35(6): 469-482.