مطالعه و ارزیابی روش‌های توسعه‌یافته تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه‌ای معمولی و یک در میان ثابت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

پارامترهای معادلات نفوذ، در ارزیابی و طراحی سیستم­های آبیاری نقش اساسی دارند و به­منظور افزایش بازده آبیاری ضروری است که با دقت فراوان تخمین­زده شوند. در این مطالعه، روش­های دو نقطه­ای الیوت و واکر3، دو نقطه­ای ابراهیمیان و همکاران، یک نقطه­ای شپارد4 و همکاران، بهینه‌سازی چند­سطحی و پیشروی بنامی و افن5 با داده­های اندازه­گیری شده ارزیابی و مقایسه شدند، و دقت هر یک از آن­ها در برآورد حجم نفوذ آب به خاک و تخمین مرحله پیشروی در آبیاری جویچه­ای معمولی و یک در میان ثابت در یک خاک رسی تعیین شد. بدین منظور، جویچه­هایی به طول 70 متر، عرض 75/0 متر، شیب تقریبی 0075/0 متر بر متر و شدت جریان ورودی برای آبیاری اول 9/0 و آبیاری­های دوم و سوم 1/1 لیتر بر ثانیه، ایجاد گردید. نفوذ آب در جویچه­ها با استفاده از روش ورودی - خروجی در مزرعه اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که، براساس تخمین پارامترهای نفوذ، در برآورد میزان آب نفوذ یافته به خاک، روش­های بهینه­سازی چند­سطحی و دو نقطه­ای الیوت و واکر در آبیاری جویچه­ای معمولی به­ترتیب با 9/14 و 87/17 درصد و در آبیاری جویچه­ای یک در میان ثابت به­ترتیب با 1/12 و 92/25 درصد دارای کم­ترین خطای نسبی می­باشند. و روش یک نقطه­ای شپارد در برآورد میزان آب نفوذ یافته به خاک، در آبیاری جویچه­ای معمولی و یک در میان ثابت به­ترتیب با 53/40 و 37/33 درصد بیش­ترین خطای نسبی را دارد. روش بهینه­سازی چند­سطحی کم­ترین RMSE را در برآورد حجم کل آب نفوذ یافته در آبیاری جویچه­ای معمولی و یک در میان ثابت داشت. در پیش­بینی مرحله پیشروی با استفاده از روش­های مختلف در آبیاری جویچه­ای و یک در میان ثابت روش­های یک نقطه­ای شپارد و دو نقطه­ای الیوت و واکر به­ترتیب آبیاری با 71/18 و 91/28 درصد و 51/17 و 4/34 درصد دارای کم­ترین خطای استاندارد بوده­اند. مقایسه نتایج روش بهینه­سازی چندسطحی با روش دونقطه­ای الیوت و واکر نشان داد که درصد اختلاف این دو روش در برآورد حجم نفوذ آب به خاک در آبیاری جویچه­ای معمولی کم و حدود 3 درصد می­باشد. به همین جهت می­توان روش بهینه­سازی چند­سطحی را برای برآورد دقیق­تر حجم نفوذ آب در جویچه­ها در شرایط خاک مشابه استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studying and Evaluating of Developed Methods for Estimation of Infiltration Parameters in Conventional and Fixed Alternate Furrow Irrigation

نویسندگان [English]

  • Saman Rastgo 1
  • Sina Besharat 2
1 MSc Student, Department of Water Engineering., Faculty of Agriculture., Urmia University., Urmia., Iran.
2 Assistant Professor, Department of Water Engineering., Faculty of Agriculture., Urmia University., Urmia., Iran.
چکیده [English]

Parameters of infiltration equation have fundamental role in evaluation and design of irrigation systems. In fact, it’s essential that these parameters be carefully estimated in order to increase irrigation efficiency. In this research the Elliott and Walker two-point method, Ebrahimian et al. two-point method, Shepard et al. one-point method, Multilevel optimization method and Benami and Ofen advance method were compared with measured data. The accuracy of each one of them in estimation of advance phase in conventional and fixed alternate furrow irrigation was evaluated in a clay soil. For this purpose, furrows with a length of 70 m, width of 0.75 m, and approximate slope of 0.0075 m/m were prepared. These furrows had 0.9 L/s inflow rate in the first irrigation and 1.1 L/s inflow rate in the second and third irrigations. Infiltration in the furrows was measured in the field using the input-output method. According to the estimation infiltration parameters in estimating of the amount infiltrated, The results showed that the Multilevel optimization method and Elliott and Walker two-point method have the least relative error in conventional furrow irrigation (14.9-17.87%) and in fixed alternate furrow irrigation (12.1- 25.92%), respectively. And the Shepard one-point method have the maximum relative error in estimating of the amount infiltrated in conventional furrow irrigation (40.53%) and in fixed alternate furrow irrigation (33.37%). The Multilevel optimization method provided the least (RMSE) in the estimation of the total volume of infiltrated in the conventional and fixed alternate furrow irrigation. In the prediction of advance phase, the Shepard one-point method and Elliott and Walker two-point method had have the lowest standard error (18.71 and 28.91%) for conventional furrow irrigation and (17.51 and 34.4%) for fixed alternate furrow irrigation, respectively. Comparing the results of the Multilevel optimization method and Elliott and Walker two-point method showed that the percentage difference between this two methods for estimating the volume of infiltration in conventional furrow irrigation is low and just about three percents (3%). Therefore, it can be a Multilevel optimization method for accurately estimating the volume of infiltration in furrow the soil conditions are similar

کلیدواژه‌ها [English]

  • Advance phase
  • Estimating infiltration parameters
  • Furrow irrigation
  • Multilevel optimization
ابراهیمیان،ح.، قنبریان علویچه ب.، عباسی،ف.، هورفر،ع.1389. ارایه روش دو نقطه­ای جدید به­منظور برآورد پارامترهای نفوذپذیری در آبیاری جویچه­ای و نواری و مقایسه آن با سایر روش­ها. نشریه آب و خاک جلد 24. 4: 698- 690.
ابراهیمیان،ح.، وردی­نژاد،ر.، کمالی،پ. 1394. ارزیابی و مقایسه روش بهینه­سازی چندسطحی و مدل IPARM در تخمین پارامترهای نفوذ درآبیاری جویچه­ای. نشریه مدیریت آب و آبیاری. 5. 1: 54- 43.
اوجاقلو،ح.، قبادی­نیا،م.، مجدزاده،ب.، سهرابی،ت.، عباسی،ف. 1387. مطالعه و ارزیابی روش­های توسعه یافته تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه­ای. دومین سمینار راهکارهای بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی. کمیته ملی آبیاری و زهکشی. 2 خرداد ماه. کرج.
پناهی،م.، میرلطیفی،م.، عباسی،ف. 1390. برآورد نفوذ آب در جویچه با یک مدل دوبعدی و مقایسه آن با سایر مدل­های نفوذ. مجله پژوهش­های آب ایران. سال ششم، شماره دهم.
تقی­ زاده ز.، وردی­نژاد،ر.، ابراهیمیان،ح.، خا­ محمدی،ن. 1391. ارزیابی مزرعه­ای و تحلیل سیستم آبیاری با WinSRFR، مطالعه موردی آبیاری جویچه­ای. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی 6. 26: 1459-1450.
عباسی،ف. 1391. اصول جریان در آبیاری سطحی. چاپ اول، انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، تهران. ص 200.
عباسی،ف. 1387. روش­های بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی. مجموعه مقالات دومین سمینار راهکارهای بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی. 2 خردادماه، کرج. 1- 11.
مکاری قهرودی،ا.، لیاقت،ع.م.، نحوی­نیا،م.ج. 1392. کاربرد مدل WinSRFR 3.1 در شبیه­سازی آبیاری جویچه­ای. نشریه آبیاری زهکشی ایران.7. 1: 67-59.
Bautista,E., Clemmens,A.J., Strelkoff,T.S and Schlegel,J. 2009. Modern analysis of surface irrigation systems with WinSRFR. Agricultural Water Management. 96: 1146-1154.
Benami,A and Ofen,A. 1984. Irrigation Engineering: Sprinkler, Trickle, Surface Irrigation. Principles, Design and Agricultural Practices. Irrigation Engineering Scientific Publication, IIIC Bet Dagan.
Ebrahimian,H. 2014. Soil Infiltration Characteristics in Alternate and Conventional Furrow Irrigation using Different Estimation Methods. Korean Society of Civil Engineers. 18.6:1904-1911.
Ebrahimian,H., Liaghat,A.L., Ghanbarian,B and Abbasi,F. 2010. Evaluation of various quick methods for estimating furrow and border infiltration parameters. Irrigation Science. 28.6: 479–488.
Elliott,R.L and Walker,W.R. 1982. Field evaluation of furrow infiltration and advance functions. Transaction ASAE. 25:396-400.
Esfandiari,M and Maheshwari,B.L. 1997.Application of the optimization method for estimating infiltration characteristics in furrow irrigation and its comparison with other methods. Agricultural Water Management. 34: 169-185.
Rodriguez,J.A. 2003. Estimation of advance and infiltration equations in furrow irrigation for untested discharges. Agricultural Water Management. 60: 227-239.
Shepard,J.S., Wallender,W.W and Hopmans,J.W. 1993. One method for estimating furrow infiltration. Transaction ASAE. 36.2:395- 404.
Walker,W.R. 2005. Multilevel calibration of furrow infiltration and roughness. Journal Irrigation and Drainage Engineering. 131 .2: 129-136.
Warrick,A.W., Lazarovitch,N., Furman,A and Zerihun,D. 2007. Explicit infiltration function for furrows. Journal Irrigation and Drainage Engineering. 133.4:307- 313.
Khatri,K.L and Smith,R.J. 2005. Evaluation of methods for determining infiltration parameters from irrigation advance data. Irrigation and Drainage. 54:467-482.
Mattar,M.A., Alazba,A.A and Zin El-Abedin,T.K. 2015. Forecasting furrow irrigation infiltration using artificial neural networks. Agricultural Water Management. 148: 63-71.
Moravejalahkami,B., Mostafazadeh-Fard,B., Heidarpour,M and Abbasi,F. 2012. Comparison of Multilevel Calibration and Volume Balance Method for Estimating Furrow Infiltration. Irrigation and Drainage Engineering. 138.8: 777-781.
Philip,J.R., Farrell,D.A. 1964. General solution of the infiltration–advance problem in irrigation hydraulics. Journal Geoph R. 69:621–631.