بهینه‌سازی میزان جریان ورودی و زمان آبیاری در آبیاری جویچه ای با استفاده ازمدل هیدرودینامیک کامل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استادیارگروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این تحقیق، از یک مدل هیدرودینامیک کامل برای شبیه­سازی فازهای مختلف آبیاری در جویچه استفاده گردید. برای ارزیابی نتایج حاصل از مدل، از داده‌های مزرعه­ای واکر و پرینتز استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی تطابق بسیار خوبی با نرم افزار  SIRMODو داده­های مزرعه‌ای دارد. سپس با استفاده از بهینه‌سازی به روش سعی و خطا به تعیین بهترین جریان ورودی و زمان قطع جریان در آبیاری مرکلی پرداخته شد. پارامترهای جریان و زمان قطع، بر اساس حداکثر تابع هدف تعیین شد. به اینترتیب راندمان کاربرد از 57% به 70% و راندمان نیاز آبیاری از 81% به 95% افزایش پیدا کرد. سپس برای دستیابی به راندمان‌های دلخواه، دو سناریوی متفاوت برای بهینه‌سازی تعیین شد. در حالت اول فرض شد مقادیر راندمان نیاز آبیاری و یکنواختی توزیع بزرگ تر از 90% بوده و در آن ناحیه حداکثر مقدار برای راندمان کاربرد انتخاب شود. راندمان کاربرد 60% ، راندمان نیاز آبیاری 98% و راندمان یکنواختی توزیع 90% در این سناریو به­دست آمد. در حالت دوم نیز فرض بر این بود که مقادیر راندمان نیاز آبیاری بالاتر از 90%،  مقدار راندمان کاربرد بزرگ­تر از 70% و مقدار نفوذ عمقی حداقل باشد. راندمان کاربرد 79%، راندمان نیاز آبیاری 92% و درصد نفوذ عمقی 20% از نتایج این سناریو بوده است. بدین ترتیب با استفاده از این مدل عددی و با توجه به راندمان‌های مورد نظر، امکان مدیریت و برنامه‌ریزی بهتر در زمینه‌ی آبیاری سطحی فراهم خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization Of Inflow Rate And Cutoff Timeusing The Full Hydrodynamic Model

نویسندگان [English]

  • Elham Beykzadeh 1
  • Ali Naghi Ziaei 2
  • Kamran Davari 3
  • Hossein Ansari 3
1 - Graduated MSc student of Irrigation and Drainage, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
2 Assistant Professor, Department of Water Engineering, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
3 Associate, Professor, Department of Water Engineering, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
چکیده [English]

In this study, a complete hydrodynamic model was used to simulate all phases of the furrow irrigation. Two sets of field data, walker and Printz were adopted for the verification of the results. The good agreement was observed among the code, SIRMOD and field data.Then, an optimization scheme was used to determine the best inflow rate and cutoff time in Merkley irrigation. The inflow rate and cutoff time were determined based on the maximum objective function. Therefore application efficiency increased from 57% to 70% and irrigation requirement efficiency increased from 81% to 95%. Then two different scenarios for optimization were determined to obtain desirable efficiencies. In the first case it was assumed that requirement irrigation efficiency and distribution uniformity was greater than 90% and the maximum values for application efficiency to be selected in this area. Application efficiency 60%, requirement efficiency 98% and distribution uniformity 90% were obtained in this scenario. In the second case, it was assumed that requirement irrigation efficiency was greater than 90%, application efficiency was greater than 70% and deep percolation to be minimum in this area. application efficiency 79%, requirement irrigation efficiency 92% and deep percolation percentage 20% was the result of this scenario. Therefore, this numerical model according to desirable efficiencies could be implemented to enhance the surface irrigation scheduling and management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical method
  • Furrow
  • optimization
  • Inflow rate
  • Cutoff time
امینی­زاده،م.ر.، لیاقت،ع.م.، محمودیان شوشتری،م و کوچک زاده،ص. 1385. ارائه یک حل صریح معادلات مدل اینرسی- صفر با تأثیر محیط خیس شده جهت شبیه سازی آبیاری جویچه­ای. پژوهش کشاورزی آب، خاک و گیاه در کشاورزی، جلد 6، شماره 3.
انصاری،ح. 1390. آبیاری سطحی؛ ارزیابی، طراحی و شبیه‌سازی. چاپ اول انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، مشهد.
بیک زاده،ا. 1391. مدل‌سازی عددی همزمان جریان سطحی و زیرسطحی در آبیاری شیاری، ابزاری جهت مدیریت آبیاری سطحی. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه فردوسی مشهد.
تقی‌زاده،ز.، وردی نژاد،ر.، ابراهیمیان،ح.، خان محمدی،ن. 1391. ارزیابی مزرعه‌ای و تحلیل سیستم‌های آبیاری سطحی با WinSRFR(مطالعه موردی آبیاری جویچه‌ای). نشریه آب و خاک، جلد 26، شماره 6.
عباسی،ف.، محمودیان شوشتری،م.، پذیرا،الف. 1376. مدل اینرسی صفر برای تخمین عوامل طراحی آبیاری نواری. مجله علوم و فنون کشاورزی، جلد 28، شماره 3.
Camacho,E., Lucena,C.P.,Canas,J.R and Alcaide, M. 1997. IPE: Model for management and  control of furrow irrigation in real time. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 123:264-269.
Raghuwanshi,N.S., Wallender,W.W. 1999. Forecasting and optimizing furrow irrigation management decision variables. Irrigation Science, 19, 1-6.
Reddy,M.J. 1989.Integral equation solutions to surface irrigation. Journal of Agricultural  Engineering Research,42, 251-265.
Walker,W.R. 2003. SIRMOD III surface irrigation design, evaluation and simulatio  software, user’s guide and technical documentation. Utah State University, Logan, Utah.
Walker,W.R. 1989.SIRMOD a model of surface irrigation, Utah State University, Logan, Utah.