شبیه‌سازی حرکت آب و انتقال املاح در خاک با استفاده از مدل هایدروس جهت تعیین عمق بهینه کارگذاری قطره‌چکان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند،بیرجند، ایران

چکیده

آبیاری با آب­های شور و حرکت املاح به سطح خاک توسط جریان مویینگی می­تواند باعث تجمع املاح شود. تحقیق کنونی با هدف شبیه­سازی حرکت آب و املاح در خاک با استفاده از مدل هایدروس، جهت تعیین عمق مناسب کارگذاری قطره­چکان در باغ انگور واقع در روستای امیرآباد از توابع شهرستان بیرجند در سال 1394 انجام شد. در فاصله بین سه دور آبیاری نمونه­های خاک از اعماق 0، 30، 60 و 90 سانتی‌متری برداشت شده و رطوبت آن­ها در آزمایشگاه تعیین گردید سپس مقادیر رطوبت در مدل هایدروس یک‌بعدی وارد شد. مقادیر پارامترهای هیدرولیکی خاک با استفاده از روش مدل‌سازی معکوس تعیین شدند. خروجی­های مدل هایدروس یک­بعدی وارد مدل هایدروس سه‌بعدی شده و مدل اجرا گردید. نتایج نشان داد که مقادیر شاخص‌های RMSE وMAE به ترتیب برابر 9 و 6 درصد بوده و با توجه به پروفیل رطوبت و املاح به­دست آمده از مدل هایدروس سه­بعدی، عمق 32 سانتی­متر برای نصب قطره­چکان پیشنهاد گردید. برای بررسی صحت این عمق، سناریوهایی در مدل هایدروس دوبعدی درنظر گرفته شده و مدل اجرا گردید. در این سناریوها قطره‌چکان در عمق 15، 20 و 25 سانتی‌متری زیر سطح خاک درنظر گرفته شدند. با توجه به پروفیل­های املاح به­دست آمده در انتهای دوره شبیه­سازی برای این عمق­ها، مقدار تجمع املاح برای زمانی­که قطره­چکان در عمق 25 سانتی­متری خاک قرار می­گیرد، در سطح خاک به صفر می­رسد که این سناریو نتایج حاصل از مدل هایدروس سه­بعدی را تایید نمود لذا عمق 25 تا 32 سانتی­متر بهترین عمق برای کارگذاری قطره‌چکان تعیین گردید.   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of movement of water and solutes in soil by HYDRUS model to determine the suitable depth of dripper

نویسندگان [English]

  • Shahla Moradi Kashkooli 1
  • Seyed Reza Hashemi 2
  • Abbas Khashei suiki 2
  • Ali Shahidi 3
1 MSc Student of Irrigation and Drainage, of Science and Water Engineering Department, Agriculture faculty, University of Birjand., Birjand., Iran
2 Assistant professor, of Science and water engineering department, Agriculture faculty, University of Birjand., Birjand., Iran
3 Associate professor of Science and water engineering department, Agriculture faculty, University of Birjand., Birjand., Iran
چکیده [English]

Irrigation with saline waters and solute transport to soil surface by capillary can accumulate solutes. Current study have been carried out to simulate the water flow and solute transport in soil by Hydrus model in order to determine the suitable depth of dripper in the grape garden that was located in Amirabad village in Birjand city in 2015.Samples were taken from the 0, 30, 60 and 90 cm of soil during the 3 irrigation interval and then the amount of soil sample moisture have been determined in the laboratory then the amount of moisture have been entered in Hydrus- 1D model. The amount of soil hydraulic parameters have been determined by inverse solution. Outputs of Hydrus- 1D have been entered in Hydrus- 3D model and the model have been executed. Results indicated that the amounts of Root Mean Square Weighted Error (RMSE), Mean Weighted Absolute Error (MAE) were 9 and 6 percent, respectively. According to the moisture and salinity profiles obtained from Hydrus-3D model, it was suggested to place dripper in depth of 32 cm. In order to check the accuracy of suggested depth Some Scenarios have been considered in Hydrus-2D model. In this scenarios, the dripper have been placed in the depths of 15, 20 and 25 cm. According to the obtained concentration profiles at the end of the simulation period for the mentioned depths, when the dripper have been placed in the depth of 25 cm, the amount of solute accumulation reaches to zero at the soil surface that confirms the results obtained by Hydrus-3D so it is better to place dripper in the depth of 25-32 cm.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Saline waters
  • Grape Garden
  • The depth of placing dripper
  • Solute profile
پور یزدان­خواه،ه.، خالدیان،م.ر.، بیگلویی،م.ح و شاهین رخسار،پ. 1393. شبیه­سازی توزیع رطوبت تحت یک منبع خطی در خاک سنگین با استفاده از مدل هایدروس دوبعدی. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. 28.3: 611-599.
خرمی،م. 1391. شبیه‌سازی حرکت دوبعدی آب در خاک تحت آبیاری قطره‌ای. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه فردوسی مشهد.110صفحه.
کرمی،م.، فراستی،م و ملکی،ر. 1394. شبیه­سازی آبشویی خاک شور با استفاده از نرم­افزار هایدرس دوبعدی. نشریه پژوهش­های خاک (علوم خاک و آب). 29.1: 49-57.
AbdRashid,N.S., Askari,M., Tanaka,T., Simunk,J and van Genuchten,M.Th. 2015. Inverse estimation of soil hydraulic properties under oil palm trees. Geoderma: 241–242: 306–312.
Askri,B., Ahmed,A.T., Abichaou,T and Bouhlila,R. 2014. Effects of shallow water table, Salinity and frequency of irrigation water on the date palm water use. Journal of Hydrology .513. 81–90.
Ayars,J.E., C.J. Phene,R.B., Hutmacher,K.R., Davis,R.A., Schoneman,S.S., Vail and Mead,R.M. 1999. Subsurface drip irrigation of row crops: A review of 15 years of research at the Water Management Research. Laboratory. Agriculture Water Management. 42:1–27.
Chen,M., Willgoose,G. R and Saco,P.M. 2014. Spatial prediction of temporal soil moisture dynamics using hydrus-1D. Hydrology Pricess. 28:171-185.
Chen,M., Willgoose,G.R and Saco,P.M. 2015. Investigating the impact of leaf area temporal variability on soil moisture prediction using remote sensing vegetation data. Journal of Hydrology.522: 274–284.
Dabach,Sh., Lazarovitch,N., Simunk,J and Shani,U. 2013. Numerical investigation of irrigation schedualing based on soil water status. Irrigation Science. 31: 27-36.
Droogers,P., Salemi,H.R and Maman poush,A. 2000. Exploring basin scale salinity problems using Hand book No. 60. US Government Printing Office, Washington D.C.
Ebrahimian,h., Liaghat,A., Parsinejad,M., Palyan,E., Abbasi,F and Navabian,M. 2011. Simulation of 1D surface and 2D subsurface water flow and nitrate transport in alternate and convential furrow fertigation .Irrigation Science.31: 301-316.
Hanson,B.R and Bendixen,W.E. 1995. Drip irrigation controls soil salinity under row crops. California Agriculture. 4919–23.
Kandelous,M.M and Simunek,J. 2010. Numerical simulations of water movement in a subsurface drip irrigation system under field and laboratory conditions using HYDRUS-2D. Agricultural Water Management. 97.7: 1070–1076.
Hanson.B.R., Grattan,S.R and Fulton,A. 2003. Agricultural salinity and drainage. California Univ. Davis, California. 57:4:132–137.
Li,Y., Simunk,J., Jing,L., Zhang,Zh and Lixiao,Ni.  2014. Evaluation of water movement and water losses in a direct-seeded-rice field experiment using hydrus-1D. Agriculture water management. 142: 38-46.
Naglic,B., Kechavarzi,C., Coulon,F and Pinater,M. 2014. Numerical investigation of the influenced of texture, surface drip emitter discharge rate and initial soil moisture condition on wetting pattern size. Irrigation Science. DOI: 10.1007/s00271-014-0439-z
 Ramos,T.B., Simunk,J., Gonclves,M.C., Martins,J.C., Prazeres,A., Castanheria,N.L and Pereira,L.S. 2011. Field evaluation of a multicomponent solute transport model in soils irrigated with saline waters. Journal of hydrology .407:129-144.
Siefert,W.J.J.r., Hiler,E.A and  Howell,T.A. 1975. Trickle irrigation with water of different salinity levels. Trans. ASAE 18:89–94.
Simunek,J., Sejna,M and van Genuchten,M.T. 1999. The HYDRUS-2D software package for simulating two-dimensional movement of water, heat and multiple solutes in variably saturated media, Version 2.0. Report.PP:203.
 Tafteh,A and Sepaskhah,A. 2012. Application of HYDRUS-1D model for simulating water and nitrate leaching from continuous and alternate furrow irrigated rapeseed and maize fields. Agricultural Water Management. 113:19–29.