بررسی، مقایسه و شبیه‌سازی رواناب در خاک‌های سبک و سنگین تحت شرایط آبیاری بارانی با ماشین‌تفنگی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

چکیده
در سامانه­های آبیاری بارانی متحرک همانند آبپاش تفنگی، وقتی شدت پاشش لحظه­ای با فشار کم سامانه توأم می­شود و از شدت نفوذ نهایی خاک تجاوز می­کند، پتا نسیل ایجاد رواناب به قدری افزایش می یابد که موجب فرسایش خاک می­شود. هدف این تحقیق بررسی، مقایسه و شبیه سازی رواناب تحت شرایط آبیاری بارانی با آبپاش­تفنگی روی دو نوع خاک سبک و سنگین و دو عملیات زراعی جویچه و کرت بود. آزمایش­ها روی پلات­های جویچه و کرت با سه تکرار و با شیب یکنواخت 67/. درصد انجام شدند. برای تولید باران از یک دستگاه ماشین­تفنگی از نوع قرقره­ای به طول 200 متر و با سه سرعت­ متفاوت استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد با توجه به نوع بافت خاک، آبیاری بارانی با این ماشین با سرعت 10 متر بر ثانیه منجر به تولید رواناب سطحی روی خاک­های سنگین بافت در دو عملیات زراعی جویچه و کرت با میانگین ضریب رواناب  15/. می­شود، ولی در خاک­های سبک بافت روانابی مشاهده نمی­شود (ضریب رواناب برابر صفر). بنابراین یکی از راه­های مقابله با مشکل رواناب و در نتیجه افزایش بازده آبیاری استفاده از این سامانه آبیاری روی خاک­های سبک بافت است. هر چه سرعت حرکت ماشین کم­تر باشد، امکان تولید رواناب بیشتر خواهد بود. در این تحقیق، افزون بر آزمایش میدانی، نتایج شبیه سازی با مدل EUROSEM نشان داد این مدل قادر است رواناب را با همبستگی بالا (90% R>) و حداقل میانگین خطای مربعات (2/0 RMSE <) به خوبی شبیه سازی کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment, simulation and comparison of runoff on coarse and fine soil textures under traveling rain-gun machine

نویسنده [English]

  • Behzad Ghorbani
Associate Professor of Water Engineering, Shahrekord University, Shahrekord
چکیده [English]

Abstract
Although moving sprinkler systems such as traveling rain-gun are usually designed, so that the instantaneous water application rate which is associated with low pressure is less than the soil final infiltration rate to avoid runoff; there are a growing number of sprinkler systems where potential runoff increases so much causing soil erosion. Moving sprinkler systems such as travelling rain-gun and center pivot can have excessively high water application rates and are prone to runoff problems. This is exacerbated by the trend to low pressure operation, for the reason of saving energy which adds to the problem. The purpose of this paper is to assess, compare and simulate a more fundamentally based approach to predict runoff from sprinkler irrigation systems under moving rain gun conditions on coarse and fine soil textures practiced on both simple plane and ridge and furrow. Experiments were carried out on both simple plane and ridge and furrow plots sloped 0.67 percent with three replications. A travelling rain-gun with length of 200 m was employed to generate rainfall at three different speeds. Results showed no runoff with runoff coefficient of zero on coarse soil. However, a remarkable runoff with coefficient of 0.162 was considered from the fine soil texture on both simple plane and ridge and furrow practices plots, as machine run with the speed of 10 m/hr. Therefore, one of the approaches to overcome runoff problem and increasing irrigation coefficient is using this system over fine soil textures. On the hand, as much as the machine speed is lower, the potential for runoff is larger. In addition to field experiments, there was a good relationship between observed and predicted runoff using EUROSEM. This is because of a high regression coefficient (R > %90) and minimum Residual Mean Square Error (RMSE < 0.2) between them

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: basin
  • EUROSEM
  • ridge and furrow
  • runoff
  • Sprinkler Irrigation

منابع:

سهرابی ، ت. و فرداد فتح اله زاده، ف. 1376 بررسی رواناب در سیستم های آبیاری بارانی سنترپیوت کم فشار. مجله علوم کشاورزی ایران 4(28)، 87-95.

Ben-Hur, M. 1994 Runoff, Erosion and polymer application in moving sprinkler irrigation. Soil Science, 158(4): 283-290.

Ben-Hur, M., Plaut, Z., Levy, G. L., Agassi, M. and Shainberg, I. 1995 Surface runoff, uniformity of water distribution and yield of peanut irrigated with moving sprinkler system. Agronomy Journal. 87: 619-613.

Bortolini, L., Nicoletto, C., Sambo, P. and Evans, M.R. 2016 Radicchio Cultivation under Different Sprinkler Irrigation Systems. Contemporary Engineering Sciences, Vol. 9(7), 345 – 355.

Gilley, J. R. 1992  Design and management of centre-pivot irrigation systems. Proceeding of International Conference on Advances in Planning, Design and management of irrigation systems as related to sustainable land use. Leuven, Belgium, 1: 347-356.

Ghorbani, B., 1997 A mathematical model to predict runoff under sprinkler irrigation systems, Ph.D thesis, Cranfield University, UK.

Ghorbani, B., 2009 Predicting water losses (runoff) under moving sprinkler irrigation using the european soil erosion model (EUROSEM), The First International Conference on Water Crises,  Zabol, Iran.

Huibers, F. P. and Stroosnijder 1992  Crop water use efficiency. Irrigators and Engineers, 5(1), 259-264.

Letely, J., Vaux, H. V. J. and Fienerman, E. 1984  Optimum water crop application as affected by uniformity water infiltration. Agronomy Journal.76: 436-441.

Sandra, j.  2010  Improving on-farm food safety through good irrigation practices. Ministry of Agriculture, Food and Rural affairs, Ontario, Canada.

Morgan, R. P. C., Quinton, J. N. and Rickson, R. J. 1992  EUROSEM: Documentation and manual. Silsoe College, Cranfield University, UK.

Oliveria, C. A. S., Hanks, R. J. and Shani, U.1987  Infiltration and runoff as affected by pitting, mulching and sprinkler irrigation. Irrigation Science. 8: 49-68.

Rolim, J. and Teixeira, J. 2016 The design and evaluation of travelling gun irrigation systems: Enrolador software. Eng.Agric., 36(5), 917-927.

Venant, S. 1956   Unsteady flow in open channels: Water Resources Publications, p. 1-27.

Woolhiser, D. A., Smith, R. E. and Goodrich, D. C. 1990  KINEROS, Akinematic runoff and erosion model: Documentation and user manual. United State Department of Agriculture