نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

ارزیابی مدل‌های شبیه‌سازی الگوی گسترش رطوبتی خاک در آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه کردستان
2 علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
چکیده
الگوی خیس‌شدگی خاک یکی از مؤلفه‌های کلیدی در طراحی و مدیریت بهینه سامانه‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی است و شناخت دقیق آن نقش تعیین‌کننده‌ای در تعیین فاصله بهینه قطره‌چکان‌ها و لاترال‌ها دارد. در این پژوهش، عملکرد چند مدل پرکاربرد برآورد پیاز رطوبتی شاملSchwartzman ، Amin and Ekhmaj، کریمی، Kandelous و Al-Ogaidi با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. آزمایش‌ها در یک مدل فیزیکی متشکل از شیشه شفاف به شکل مکعب مستطیل با طول 3 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 1 متر و برای سه بافت خاک سبک، متوسط و سنگین انجام شد. قطره‌چکان‌ها در چهار عمق نصب (سطح خاک، 15، 30 و 45) سانتی‌متر و با سه دبی 4/2، 4 و 6 لیتر در ساعت، طی مدت زمان‌های 2 و 6 ساعت آبیاری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مقایسه مقادیر شبیه‌سازی‌شده و اندازه‌گیری‌شده نشان داد که مدل Al-Ogaidi در پیش‌بینی توزیع افقی و عمودی جبهه رطوبتی از دقت بالاتری نسبت به سایر مدل‌ها برخوردار بود. میانگین مقادیر RMSE توزیع افقی جبهه رطوبتی در سامانه آبیاری قطره‌ای سطحی و دبی 4 لیتر در ساعت برای خاک‌های رسی، لومی و شنی به‌ترتیب 071/0، 032/0 و 034/0 و برای توزیع عمودی به‌ترتیب، 017/0، 019/0 و 072/0 محاسبه گردید. برتری عملکرد این مدل را می‌توان به درنظرگرفتن هم‌زمان مجموعه‌ای جامع از پارامترهای فیزیکی و هیدرولیکی خاک نسبت داد که امکان بازنمایی دقیق‌تر فرآیندهای پیچیده انتقال و توزیع آب در محیط متخلخل خاک را فراهم می‌سازد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که به‌کارگیری مدل‌های تجربی چندپارامتری می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد، نقش مؤثری در افزایش دقت طراحی، بهبود مدیریت و ارتقای بهره‌وری سامانه‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی ایفا کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of Simulation Models for Soil Moisture Distribution Patterns under Surface and Subsurface Drip Irrigation

نویسندگان English

Bakhtiar Karimi 1
Peyman Tahmasebi 2
1 department of water science engineering, university of kurdistan
2 , Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده English

The Soil wetting pattern is a key factor in the optimal design and management of surface and subsurface drip irrigation systems, and its accurate characterization plays a decisive role in determining appropriate emitter and lateral spacing. In this study, the performance of several widely used wetting bulb estimation models, including Schwartzman, Amin and Ekhmaj, Karimi, Kandelous, and Al-Ogaidi, was evaluated and compared using laboratory experimental data. Experiments were conducted in a transparent rectangular physical model with dimensions of 3 m × 0.5 m × 1 m, using three soil textures (light, medium, and heavy). Emitters were installed at four depths (soil surface, 15, 30, and 45 cm) and operated at three discharge rates of 2.4, 4, and 6 L h⁻¹ over irrigation durations of 2 and 6 hours. Comparison between measured and simulated values indicated that the Al-Ogaidi model provided higher accuracy in predicting both horizontal and vertical wetting front distributions compared with the other models. The mean RMSE values for horizontal wetting front distribution in surface drip irrigation at a discharge of 4 L h⁻¹ were 0.071, 0.032, and 0.034 for clay, loam, and sandy soils, respectively, while the corresponding values for vertical distribution were 0.017, 0.019, and 0.072. The superior performance of this model can be attributed to its simultaneous consideration of a comprehensive set of soil physical and hydraulic parameters, enabling a more realistic representation of the complex processes governing water movement and distribution in porous media. Overall, the results demonstrate that multi-parameter empirical models can serve as efficient tools for improving design accuracy, enhancing management practices, and increasing the overall efficiency of surface and subsurface drip irrigation systems.

کلیدواژه‌ها English

Deep water infiltration
Modeling
Water movement in soil
Wetted bulb
Wetting front

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 تیر 1405