بررسی تاثیر دو عمق نصب قطره‌چکان با دبیهای یکسان بر توزیع رطوبت در سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی و شبیه‌سازی آن با مدل HYDRUS-2D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، رشته آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 دانشیار رشته آبیاری و زهکشی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان

3 عضو هیات علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمان

چکیده

آبیاری قطره‌ای زیرسطحی امروزه به‌عنوان یکی از مهم‌ترین و پیشرفته‌ترین روش‌های آبیاری در کشاورزی مطرح است. در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی آب در حجم و فشار کم در اختیار گیاه قرار می‌گیرد و آب توسط نیروی ماتریک خاک جابجا می‌شود. همین عوامل موجب کاهش تلفات و در نتیجه بالا رفتن کارایی مصرف آب می‌شوند. البته باید توجه داشت عدم توجه به طراحی صحیح و مدیریت نامناسب این‌گونه سیستم‌های آبیاری، موجب کاهش راندمان کاربرد آب در آن‌ها می‌شود. به منظور بررسی توزیع رطوبت و تعیین عمق نصب بهینه در سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی طرحی با قطره‌چکانی با دبی دو لیتر بر ساعت، دو عمق کارگذاری لوله‌ها (30 و 45 سانتی‌متر) و چهار لایه عمقی قرائت رطوبت (0-30، 30-60، 60-90 و 90-120 سانتی‌متر) در یک خاک زراعی در مرکز تحقیقات کشاورزی کرمان انجام گردید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی رطوبت توسط مدل HYDRUS-2D، با نتایج حاصل از آزمایشات صحرایی مقایسه گردید. برای عمق نصب 30 سانتی‌متر میانگین مقادیر میانگین مجذور مربعات خطا (RMSE) و ضریب همبستگی به ترتیب 0065/0 و 992/0 به‌دست آمد. برای عمق نصب 45 سانتی‌متر نیز میانگین مقدار RMSE، 0085/0 و ضریب همبستگی، 977/0 به دست آمد،که توانایی بالای مدل را در شبیه‌سازی توزیع رطوبت در سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی نشان می‌داد. مقایسه ضریب همبستگی هر دو عمق در قالب مدل خطی برازش یافته در هر دو حالت نیز بیان‌گر دقت برآوردهای بالاتر عمق نصب 30 سانتی‌متر نسبت به 45 سانتی‌متر بود. همچنین عمق نصب 30 سانتی‌متری به‌عنوان عمق نصب بهینه انتخاب گردید

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of influence of installation depth of emitter with same discharges on moisture distribution in subsurface drip irrigation system and simulation with HYDRUS-2D model

نویسندگان [English]

  • افشار جهانشاهی Afshar jahanshahi 1
  • Hamid zareabyaneh 2
  • Hormozd Naghavi 3
  • Amie Eslami 3
1 MSc of Irrigation and Drainage Eng., Agriculture Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan
2 Associate Professor of Irrigation and Drainage Eng., Agriculture Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan.
3 Scientist. Kerman Agriculture and Natural Resources Research Center
چکیده [English]

Subsurface drip irrigation is now considered as one of the most advanced methods of irrigation in agriculture. In subsurface drip irrigation will be given water to plant in low volume and pressure and will be moved by the force of the soil matric. These factors reduce losses and increase water use efficiency as a result. It should be noted that lack of proper and improper management of these irrigation systems, which reduces their efficiency in water use. To investigate the distribution of moisture content and depth of subsurface drip irrigation system installed and optimized flow design with 2 ls-1 emitter discharge, the depth of installation tubes (30 and 45 cm) and four layers deep moisture readings (0-30, 30-60, 60-90 and 90-120 cm) in a farming soil at the agriculture researches center of Kerman.The results of the simulation of moisture by the HYDRUS-2D model were compared with results from field experiments. Average of Root Mean Square Error (RMSE) and correlation coefficient (r) values were obtained respectively 0.0065 and 0.992 for Installation depth of 30 cm. Average of RMSE and r values were obtained respectively 0.0085 and 0.977 for Installation depth of 45 cm, which showed the model capable in simulating the distribution of moisture in the subsurface drip irrigation system. Comparison of correlation coefficient in both of depths in the linear model fitted in both cases were indicated higher accurately of estimates of 30 cm to 45 cm Installation depth. Also the installation depth of 30 cm was selected as the optimal installation depth

کلیدواژه‌ها [English]

  • subsurface drip irrigation
  • Wetting pattern
  • Simulatio

1. اژدری، خ. 1387. شبیه‌سازی توزیع رطوبت در خاک در سیستم آبیاری قطره‌ای با استفاده از مدل HYDRUS-2D . مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، جلد 15، شماره 1، ص 26-40.

2. دستورانی، م.ت.، م.ع. صادق‌زاده و م. حشمتی. 1387. بررسی کارایی آبیاری زیرسطحی در میزان رشد و تولید درختان پسته.مجله علوم و صنایع کشاورزی، ویژه آب و خاک، جلد 22، شماره 1، ص 36-47.

3. زارع ابیانه، ح. 1385. دینامیک انتقال جرم در خاک­های مطبق و غیرمطبق. پایان­نامه دکتری، گروه آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.

4. زارع­ابیانه، ح.، م. بیات‌ورکشی، ص. معروفی و ر. امیری چایجان. 1389. ارزیابی سیستم‌های هوشمند عصبی در کاهش پارامترهای تخمین تبخیر تعرق گیاه مرجع. مجله علمی پژوهشی آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 24، شماره 3، ص 295-305.

5. سیاری، ن.، ب. قهرمان و ک. داوری. 1386. بررسی توزیع رطوبت خاک تحت سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی (SDI) در باغ‌های پسته (مطالعه موردی: اراضی رفسنجان با آب‌های شور). پژوهش کشاورزی: آب، خاک و گیاه در کشاورزی، جلد 7، شماره 3، ص 65-77.

6. مرادمند، ر. 1365. بررسی شرایط آب و هوایی و اقلیمی استان کرمان. نشریه شماره 16 اداره خاکشناسی و حاصلخیزی خاک کرمان.

7. مزیدی، م.، ع. معروف‌پور و ب. بهرام‌نژاد. 1388. بررسی دقت مدل‌های انعکاس‌سنجی حوزه زمانی برای برآورد رطوبت. مجله‌ پژوهش آب ایران، سال 3، شماره 5، ص 41-52.

8. میرزایی، ع. ا.، ع. اشرف صدرالدینی و ا.ح. ناظمی. 1390. شبیه‌سازی آبیاری موجی و مقایسه آن با جریان پیوسته.مجله مهندسی منابع آب ایران، سال چهارم، ص 75-85.

9. Ayars, J.E., R.A. Schoneman, F. Dale, B. Meso and P. Shouse. 2001. Managing subsurface drip irrigation in the presence of shallow ground water. Agricultural Water Management, 47:243-264.

10. Elmaloglou, S. and E. Diamantopoulos. 2009. Simulation of soil water dynamics under subsurface drip irrigation from line sources. Agricultural Water Management, 96:1587-1595.

11. Essig, E.T., C. Corradini, R. Morbidelli and R.S. Govindaraju. 2009.Infiltration and deep flow over sloping surface: Comparison of numarical and experimental result.  J. of Hydrology, 374: 30-42.

12. Hanson, B.R., J. Simunek and J.W. Hopmans. 2006. Evaluation of urea–ammonium–nitrate fertigation with drip irrigation using numerical modeling. Agricultural Water Management, 86:102-113.

13. Kandelous, M.M. and J. Simunek. 2010.Numerical simulations of water movement in a subsurface drip irrigation systemunder field and laboratory conditions using HYDRUS-2D. Agricultural Water Management, 97:1070-1076.

14. Mailhol, J.C., P. Ruellea, S.Walserb, N. Schützeb and D. Dejeana. 2011. Analysis of AET and yield predictions under surface and buried drip irrigation systems using the Crop Model Pilote and Hydrus-2D. Agricultural Water Mamagement, 98:1033-1044.

15. Oron, C.J., Y. Demalach, L. Gillerman, I. David and V.P. Raco. 1999. Improved saline water under subsurface drip irrigation. Agricultural Water Management, 39(1): 19-33.

16. Patel, N. and T.B.S. Rajput. 2007. Effect of drip tape placement depth and irrigation level on yield of potato. Agricultural Water Management, 88:209-223.

17. Patel, N. and T.B.S. Rajput. 2008. Dynamics and modeling of soil water under subsurface drip irrigated onion. Agricultural Water Management, 95:1335-1345.

18. Silva, R.G., S.M. Holub, E.E. Jorgensen and A.N.M. Ashanuzzaman. 2005. Indicators of nitrate leaching loss under different land use of clayey and sandy soils in southeastern Oklahoma. Agriculture Ecosystems & Environment, 109:346-359.

19. Simunek, J., M. Sejna and M.Th. van Genuchten. 1999. The HYDRUS-2D Software Package for Simulating the Two-Dimensional Movement of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably-Saturated Media, Version 2.0. US Salinity Laboratory, Riverside, California. 226pp.

20. Skaggs, T.H., T.J. Trout, J. Simunek and P.J. Shouse. 2004. Comparison of Hydrus-2D simulations of drip irrigation with experimental observations. J. of Irrigation and Drainage Engineering, 130(4):304–310.

21. Topp, G.C., J.L. Davis and A.P. Annan. 1980. Electromagnetic determination of soil watercontent: Measurment in coaxial transmissionlines. Water Resources Research Journal, 16:574-582.

22. Van Genuchten, M.Th. 1987.  A numerical model for water and solute movement in and below the root zone . Research Report, U. S. Salinity Lab. Reverside, C.A.