شبیه‌سازی شکل کامل پیاز رطوبتی در آبیاری قطره‌ای سطحی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 دانشجوی دانشگاه کردستان

10.22125/iwe.2020.110312

چکیده

شبیه­سازی توزیع و توزیع مجدد رطوبتی در خاک و همچنین آگاهی از ابعاد پیاز رطوبتی می­تواند به­عنوان یکی از معیارهای بهبود طراحی سیستم آبیاری قطره­ای مورد توجه باشد. جهت انجام آزمایش­های این تحقیق از یک مدل فیزیکی پلکسی گلاس شفاف با ابعاد  (3m×1.22m×0.5m) استفاده شد. در این تحقیق از سه نوع بافت (متوسط، سنگین و سبک) مجزا استفاده گردید. همچنین دبی­ قطره­چکان­ها با زمان آبیاری 6 ساعت و با مقادیر 4/2 و 4  لیتر بر ساعت اعمال گردید. در این تحقیق با استفاده از داده­های به­دست آمده از مطالعات آزمایشگاهی و با استفاده از آنالیز رگرسیون غیر خطی (با استفاده از نرم افزار اکسل 2010، Toolbar Solver)، یک مدل تجربی به منظور پیش بینی توزیع و توزیع مجدد افقی جبهه رطوبتی برای سیستم آبیاری قطره­ای سطحی ارایه گشت. به­طور مشابه شعاع خیس شده پیاز رطوبتی (در فاز توزیع و توزیع مجدد رطوبت) در اعماق مختلف با بهینه کردن ضرایب پیش­بینی شده و متناسب با آن شکل کامل پیازرطوبتی برآورد شد. نتایج ارزیابی عملکرد مدل­های پیشنهادی نشان داد که مقادیرR2 بین 7/0 تا 89/0، شاخص آماری RMSE بین 54/1 تا 3 سانتیمتر و مقادیر MAE نیز بین 38/1 تا 6/2 سانتیمتر برای فاز توزیع، نوسان دارد. همچنین شاخص­های R2 بین6/0 تا 92/0، RMSE بین 15/2 تا 93/3 سانتیمتر و MAE نیز بین 7/1 تا 67/3 سانتیمتر در فاز توزیع مجدد رطوبت، متغیر است. با مقایسه نتایج بین مقادیر اندازه­گیری شده و شبیه­سازی شده می­توان نشان داد که مدل­های پیشنهادی توانایی قابل قبولی در پیش­بینی شکل جبهه رطوبتی در هر دو فاز توزیع و توزیع مجدد را دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Full shape of moisture bulb simulating in surface drip irrigation

نویسندگان [English]

  • Bakhtiar Karimi 1
  • Shelir Solat 2
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 M.Sc student, university of kurdistan
چکیده [English]

Simulation of soil moisture distribution and redistribution, as well as knowledge about wetted dimension in drip irrigation can be considered as important criteria for improving the drip irrigation design. The experiments were carried out in a transparent plexy-glass tank (0.5m *1.22m * 3m) using three different soil textures (i.e. medium, heavy and fine). The emitter outflows were considered as 2.4 and 4 lit/hr with irrigation duration equal to 6hr. In this study, nonlinear regression method (i.e. Microsoft Excel Solver tool 2010) based on experimental data was utilized to develop empirical model for estimating the horizontal distribution of the wetting front in surface drip irrigation. Similarly, the radius of wetted bulb (in the distribution and redistribution phase) at different depths was estimated by optimizing the calculated coefficients of equations and finally, the full shape of the wetting pattern was simulated. The results of proposed models based on performance criteria showed that for distribution phase, the values of R2, RMSE and MAE varied between 0.7-0.89, 1.54-3 cm and 1.38-2.6 cm, respectively. Furthermore, for redistribution phase the R2, RMSE and MAE ranges were 0.6-0.92, 2.15-3.93 cm and 1.7-3.67, respectively. The comparison results of measured and simulated data revealed that proposed models can predict the shape of the moisture front in both distribution and redistribution phases with good accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling
  • moisture redistribution
  • surface drip irrigation
  • wetting bulb
    اسماعیلی، ا.، ا. سلطانی محمدی و س. برومند­نسب. 1394.  بررسیابعادپیاز رطوبتیآبیاریقطر­ه­­اینواریدراراضیشیب­دار. مجله علمی کشاورزی، علوم و مهندسی آبیاری، جلد 39، شماره 1، ص 190- 181.

     حقیقی، ب. 1375. اثر پارامترهای آبیاری بر روی درصد سطح خیس­شده در آبیاری قطره­ای. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان. 118 صفحه.

      خرمی، م.، م. سیاسی­ارانی، ا. علیزاده و ح. انصاری. 1392. ارزیابی روش­های مختلف برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در یک خاک لومی تحت آبیاری قطره­ای. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. جلد7. شماره3. ص411-404.

     شریف نیا، ر.، ف. میرزایی و ع. م. لیاقت. 1388. عوامل موثر بر شکل خیس‌شدگی خاکدر آبیاری قطره‌ای و اصلاح موقعیت قطره چکان در اراضی شیب‌دار. مجله پژوهش آب ایران. سال سوم. شماره5. ص 16-9.

     صادقی، م.، ب. قهرمان و ک. داوری. 1387. مقیاس سازی و پیش‌بینی نیمرخ رطوبت خاک در فاز توزیع مجدد. مجله آب و خاک(علوم وصنایع کشاورزی). جلد 22. شماره 2. ص 417-431.

     محمد­بیگی، آ.٬ ف. میرزایی و ن. اشرف. 1395. بررسی و مقایسه توزیع مجدد رطوبت در آبیاری قطره­ای با جریان پالسی و جریان پیوسته. نشریه تحقیقات آب و خاک ایران. جلد47. شماره3. ص 473-467.

     کریمی٬ ب.٬ ف. میرزایی و ت. سهرابی. 1392. ارزیابی توزیع مجدد جبهه پیشروی آب در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی. نشریه دانش آب و خاک. جلد23. شماره 3. ص 192-183.

       کریمی، ب.، ت. سهرابی، ف. میرزائی و ب. آبابایی. 1393. ارایه روابطی برای پیش­بینی الگوی توزیع مجدد رطوبت خاک در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی به روش آنالیز ابعادی. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک. جلد 21. شماره 6. ص 237-223.

        کریمی، ب.، ف. میرزایی و ت. سهرابی. 1394. بسط معادلاتی برای برآورد الگوی سطح خیس شده در سیستم آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی به روش تحلیل ابعادی. مجله دانش آب و خاک جلد 25، شمارة 3، ص 241 تا 252.

 

Al-Ogaidi, A. A., A.Wayayok, M.K.Rowshon and A.F. Abdullah. 2016. Wetting patterns estimation under drip irrigation systems using an enhanced empirical model. Agricultural Water Management, 176: 203-213.

Cote, C. M., K. L.Bristow, P. B. Charlesworth, F. J.Cook and P. J. Thorburn. 2003. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle irrigation. Irrig. Sci. 22:143-156.

Neshat, A., and S. Nasiri. 2012. Finding the optimized distance of emitters in the drip irrigation in loam-sandy soil in the Ghaeme Abad plain of Kerman, Iran. Middle-East J Sci Res, 11: 426-434.

Thorburn, P. J., F. J. Cook and K. L. Bristow. 2003. Soil- dependent wetting from trickle emitters: Implications for system design and management. Irrig. Sci. 22: 121-127.

Samadianfard, S., A. A. Sadraddini, A. H. Nazemi, G. Provenzano, O. Kisi. 2012. Estimating soil wetting patterns for drip irrigation using genetic programming. Spanish J. Agric. Res. 10:1155–1166.