تعیین ضرایب نفوذ و زبری بهینه در آبیاری جویچه‌ای با استفاده از مدل 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

پارامترهای نفوذ و زبری تأثیر قابل توجهی بر میزان نفوذ و هم­چنین شبیه­سازی آبیاری جویچه­ای دارند. علاوه بر آن تغییرپذیری این ضرایب در طول آبیاری و در زمان­های متفاوت بر اساس تفاوت در محیط خیس­شده، موجب تغییر در میزان نفوذ و در نهایت مدل­سازی عددی نامطلوب می­گردد. به همین منظور در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش­های دونقطه­ای و واسنجی چند مرحله‌ای، ضرایب نفوذ و زبری بهینه توسط یک مدل هیدرودینامیک کامل برآورد گردید، سپس به بررسی یک روش مقیاس برای کنترل‌های زمان واقعی پرداخته شد. برای ارزیابی نتایج حاصل از مدل، از داده­های مزرعه­ای واکر و پرینتز استفاده شد. روش دونقطه‌ای در آبیاری پرینتز مقدار RMSE را در فاز پیشروی از 76/5 به 72/3 کاهش و در فاز پسروی از مقدار 72/2 به 75/2 افزایش داده است. در آبیاری واکر نیز موجب افزایش خطا از 99/5 به 98/26 در فاز پیشروی و کاهش خطا از 18/15 به 23/13 در فاز پسروی گردید. روش مقیاس نیز عملکرد مشابهی با روش دونقطه‌ای نشان داد. در صورتی‌که روش واسنجی در آبیاری­های واکر و پرینتز در هر دو فاز پیشروی و پسروی نسبت به روش دونقطه­ای و روش مقیاس بهتر عمل کرده و موجب کاهش خطای شبیه‌سازی گردید. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Finding the Optimum Infiltration and Roughness Parameters in Furrow Irrigation Using Complete 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]

Infiltration and roughness coefficients have significant effect on infiltration and  furrow irrigation simulation. The variability of these coefficients and also wetted perimeter during irrigation and among different irrigations can lead to inaccurate modeling results. Therefore, in this study, the infiltration parameters and roughness coefficient were first estimated using two point method and multilevel calibration method with a complete hydrodynamic model. The effect of scaling method was then evaluated. Two sets of field data, walker and Printz were utilized for the verification of the results. RMSE values for advance phase were reduced from 5/76 to 3/72 for Prints irrigation data with two point method and increased for recession phase from 2/72 to 2/75. This method caused the recession simulation error to increase from 5/99 to 26/98 and the advance error to reduce from 15/18 to 13/23 for walker irrigation data. The scaling method had the similar results to two point method. However, the advance and recession error in both Walker  and Printz irrigations were reduced using the multilevel calibration method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • multilevel calibration
  • two point method
  • scaling method
  • Saint-Venant equation
بیک زاده، الف. 1391. مدل‌سازی عددی همزمان جریان سطحی و زیرسطحی در آبیاری شیاری، ابزاری جهت مدیریت آبیاری سطحی. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه فردوسی مشهد.

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(4):264-269.

Ebrahimian,H., Liaghat,A. 2011. Field evaluation of varios mathematical models for furrow and border irrigation systems. Soil and Water Research, 6: 91-101.

Gillies,M.H. 2008. Managing the effect of infiltration variability on the performance of surface irrigation. Thesis of PH.D. Faculty of Engineering and Surveying. University of southern Queensland. Australia.

 Holzapfel,E.A., JaraJ., Zuniga,C., Marino,M.A., Paredes,J and Billib,M. 2004. Infiltration parameters for furrow irrigation. Agricultural Water Management, 68, 19-32.

Khatri,R.L and Smith,R.L. 2009. Real-time prediction soil infiltration characteristics for the management of furrow irrigation. Irrigation Science, 25: 33-43.

Koech,R., Gillies,M., Smith,R. 2010. Simulation modeling in surface irrigation systems. Southern Region Engineering Conference.

Moravejalahkami,B., Mostafazadeh-Fard,B., Heidarpour,M and Abbasi,F. 2009. Furrow infiltration and roughness prediction for different furrow inflow hydrographs using a zero-inertia model with a multilevel calibration approach. Biosystems engineering, 374-381.

Reddy,M.J. 1989. Integral equation solutions to surface irrigation. Journal of Agricultural  Engineering Research,42, 251-265.

Walker,W.R. 1989. SIRMOD a model of surface irrigation, Utah State University, Logan, Utah.

Walker,W.R. 2005. Multilevel calibration of furrow infiltration and roughness. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131(2):129-136.