بهبود عملکرد سیستم تحویل آب کانال‌های آبیاری بین مزارع شالیزاری بر اساس شبیه‌سازی جریان در مدل HEC-RAS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، بخش کشاورزی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 3697-19395 تهران

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

برای تغییر روش سنتی آبیاری کرت به کرت، افزایش بهره‌وری از منابع محدود آب و استقلال در مدیریت آبیاری و زهکشی هر مزرعه، احداث شبکه‌ کانال‌های بین مزارع یکی از بخش‌های اصلی طرح زیربنایی تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری شمال کشور محسوب می‌شود. اما برپایه نتایج حاصل از پژوهش‌های قبلی، بسیاری از کشاورزان با شرایط موجود بهره‌برداری از کانال‌های آبیاری و زهکشی طرح مشکلات اساسی دارند. در این پژوهش ابتدا جهت مقایسه وضع موجود عملکرد فنی سیستم با استانداردهای کمی و معتبر، شاخص‌های تحویل آب به آبگیر کرت‌های مسیر یک کانال خاکی آبرسان پروژه تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری اسماعیل کلا شهرستان جویبار در فصل آبیاری برنج سال 1394 محاسبه شد. در ادامه و پس از پوشش بتنی کانال، بر اساس شبیه‌سازی گزینه‌های مختلف تغییر در ساختار آبگیری و کنترل جریان آب در محیط نرم‌افزارHEC-RAS ، راهکارهای سازه‌ای ارتقای شاخص‌های عملکرد سیستم تحویل کانال‌های آبیاری ارزیابی شد. نتایج نشان داد به‌دلیل شرایط نامناسب بهره‌برداری و نگه‌داری از کانال‌های خاکی در سیستم آبگیری فعلی کرت‌ها، شاخص‌های تحویل (کفایت= 35/0، راندمان= 92/0، پایداری= 98/0 و عدالت= 18/1) به‌جز راندمان با شرایط مطلوب و حتی متوسط فاصله زیادی داشت. اما بر اساس نتایج شبیه‌سازی پس از پوشش بتنی انهار آبرسان مزرعه، با اجرای گزینه آبگیرهای لوله‌ای با قطر متغیر و استفاده از سرریزهای کنترل جریان، به شرط تامین آب کافی، علاوه بر ارتقای راندمان انتقال، شاخص‌های تحویل نیز به‌ویژه در کرت‌های انتهایی افزایش قابل‌توجهی خواهد یافت (کفایت= 93/0، راندمان= 92/0، پایداری= 14/0 و عدالت= 18/0). واسنجی و اعتبارسنجی مدل در سال زراعی 1395 نیز نتایج به‌دست آمده از شبیه‌سازی را تایید کرد. نهایتا ضمن تاکید بر ضرورت بررسی سایر گزینه‌ها برای انهار مزرعه نظیر کانال‌های پیش‌ساخته، پیشنهاد می‌شود احداث بند‌های سرریز کنترل و لوله‌های آبگیر  با قطر متناسب با نیاز آبی کرت‌ها در برنامه پوشش کانال‌ها در برنامه آینده شبکه طرح قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improvement in performance of the water delivery through irrigation canals of paddy fields on the basis of flow simulation in HEC-RAS

نویسندگان [English]

  • Babak Moumeni 1
  • Mohsen Masoudian 2
1 Assistant Prof., Department of Agriculture, Payame Noor University,
2 Associate Prof., Dept. of Water Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural
چکیده [English]

Construction of minor irrigation and drainage canals networks is vital in the infrastructure Project of Paddy Fields Development and Renovation in the North of Iran as it leads to change the conventional plot-to-plot irrigation, achieve higher productivity from limited water resources and introduce the independent irrigation and drainage management in each farm. However, according to previous studies, a great number of farmers have major problems with the existing operation of irrigation and drainage canals. Therefore, in this study, water delivery criteria were first calculated for all the farm intakes on an earth canal in Esmaelkola village of Jooybar city during irrigation season of 2015, in order to compare the existing technical performance of the system with the quantitative, reliable and valid standards. Then, after lining the canal, required structural changes to improve the performance criteria of delivery system were evaluated by simulating several alternatives of water intake and control scenarios in HEC-RAS model. The results showed that all the delivery criteria except the efficiency have considerable deviation from optimal and even moderate ones (Adequacy = 0.35, Efficiency = 0.92, Dependability = 0.98, Equity =1.18). It is due to the poor operation and maintenance of earth canals of the distribution and intake systems of current basins. On the other hand, based on the simulation results, after lining the irrigation canals, if adequate amount of water supply is provided, when tubular intakes with variable diameter and flow control checks (weirs) are used,in addition to channel efficiency, there will be a noticeable increment in water delivery criteria especially in the last farms (Adequacy = 0.93, Efficiency = 0.92, Dependability = 0.14, Equity =0.18). The calibration and validation of the model in the cropping season of 2016 has confirmed the results of the simulation as well. Finally, construction of flow control checks (weirs) and tubular intakes, with suitable diameter depending on the water demand of the basins, is recommended for the future projects of lining canals in the current systems in addition to emphasize on studying the possibility of other options for water conveyance to the farm, such as pre-fabricated canals

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaluation Criteria
  • Hydrodynamic model
  • Intake system
  • Land Development and Renovation
  • Rice

منابع

باباپور گل‌افشانی، م.، ع. شاهنظری، م. خ. ضیاتبار احمدی و ق. آقاجانی. 1391. مقایسه پارامترهای بیلان آبی در اراضی شالیزاری سنتی و تسطیح شده شهرستان قائم‌شهر، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 26 (4)، 1017-1010.

جعفری، هـ. و ا. احمدنژاد. ۱۳۸۹. بررسی هیدرولیکی کانال اصلی شبکه آبیاری و زهکشی مغان با به‌ کارگیری مدل HEC-RAS. سومین همایش ملی مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز.

جلالی کوتنایی، ن.، ع. ع. ناصری، و ج. سلحشور. ۱۳۸۷. برآورد نیاز آبی و ضریب گیاهی برنج (مطالعه موردی واریته طارم) توسط لایسی‌متر نوع (N-Type) N در شهرستان محمود آباد استان مازندران، دومین همایش ملی مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه چمران، 7-1.

سازمان برنامه و بودجه کشور. 1387. مبانی و ضوابط طراحی، تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری (جلد اول: کلیات، تعاریف و مفاهیم پایه)،  نشریه شماره 1-471، 36 ص.

سلحشور دلیوند، ف.، ناظمی، ا. ح. و یزدانی، م. ر. 1388. بهبود مدیریت توزیع آب در اراضی شالیزاری. مجموعه مقالات دوازدهمین همایش کمیته ملی آبیاری و زهکشی، تهران، ص 334-319.

شاهرخ‌نیا، م. ع.، جوان، م. و ع. کشاورزی. 1387. کاربرد مدل‌های HEC-RAS و MIKE-11 در شبیه‌سازی جریان در کانال‌های آبیاری. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی، دوره نهم، شماره اول، ص 49-62

صفوی، م.، امیری تکلدانی، ا.، منعم، م. ج. و ع. پرورش ریزی. 1393. بررسی عملکرد و پیشنهاد مناسب‌ترین سازه‌های کنترل در کانال های آبیاری با مدل هیدرودینامیک CANALMAN. مجله پژوهش آب ایران، 8 (14)، 154-147.

عابدینی، س.، فتوحی، ح. و م. ک. معتمد. ۱۳۸۹. تجهیز و نوسازی شالیزارها گامی موثردر مسیر کشت مکانیزه و استفاده هدفمند از آب. اولین همایش ملی مکانیزاسیون و فناوری‌های نوین در کشاورزی، اهواز.

منتظر، ع. ا. و ن. پاشازاده. 1390. ارزیابی عملکرد توزیع آب در شرایط مختلف بهره برداری کانال اصلی غرب شبکه آبیاری دز با استفاده از مدل هیدرولیکیCANALMAN . نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 25، شماره1، ص 139-125.

مومنی، ب.، عظیمی، ر.، و مسعودیان، م. و الف. صاعدی.1393. ارزیابی میدانی مسائل و مشکلات طرح‌های تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری. شانزدهمین همایش برنج کشور، پژوهشکده ژنتیک و زیست­فناوری کشاورزی طبرستان، مازندران- ساری.

یزدانی، م. ر.، پارسی نژاد، م.، رضوی پور، ت.، علیزاده، م. ر.، نحوی، م.، شریفی، م. م.، رضایی، م. و م. ملایی. 1383. ارزیابی طرح‌های تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری. مجموعه مقالات اولین کارگاه آموزشی مبانی طراحی در تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری، دانشگاه گیلان.

یزدانی، م. ر، و ا. ملایی. 1382. برخی پتانسیل‌های کاهش هزینه‌های تولید با اجرای عملیات زیربنایی. دهمین همایش سالیانه برنج کشور، گیلان.

Aly, A. M., Kitamura, Y., and K. Shimizu. 2013. Assessment of irrigation practices at the tertiary canal level in an improved system-a case study of Wasat area, the Nile Delta. Paddy and Water Environment, 11(1-4): 445-454.

ASCE Task Committee on Irrigation Canal System Hydraulic Modeling. 1993. Unsteady-Flow Modeling of Irrigation Canals. J. Irrig. Drain Eng. 119 (4): 615-630.

Brunner, G. W. 2001. HEC-RAS River Analysis System: User's Manual. US Army Corps of Engineers, Institute for Water Resources, Hydrologic Engineering Center.

Clarke, D., Andrews, P., Messeth, E., Sala, R., and J. M., Deom. 2010. Analysis of the hydraulics of the irrigation canals of Otrar, Kazakhstan. Water Science and Technology: Water Supply, 10(3): 453-461.

Clemmens, A. J., Bos, M. G., and J. A. Reploge. 1984. Portable RBC flumes for furrows and earthen channels. Transactions of the ASAE, 27(4): 1016-1021.

Jabro, J. D., Toth, J. D. and R. H. Fox. 1998. Evaluation and comparison of five simulation models for estimating water drainage fluxes under corn.Journal of environmental quality, 27(6): 1376-1381.

Jensen, M., Tad, I., and J. DeVries. 2004. Using HEC-RAS to Model Canal Systems, Proceedings of Water Rights and Related Water Supply Issues, Water Management Conference, United States Committee on Irrigation and Drainage, Salt Lake City, Utah. US Army Corps of Engineers (USACE).

Korkmaz, N., Avci, M., Unal, H. B., Asik, S., and M. Gunduz. 2009. Evaluation of the water delivery performance of the Menemen left bank irrigation system using variables measured on-site. Journal of irrigation and drainage engineering, 135(5): 633-642.

Molden, D. J., and Gates T. K.1990. Performance measures for evaluation of irrigation-water-delivery systems. Journal of irrigation and drainage engineering, 116(6): 804-823.

Tongongar, В., Kan, С., and H. Chen. 2008. Can efficiency offset reliability in irrigation systems. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 3(2): 269-278.

Vandersypen, K., Bengaly, K., Keita, A. C., Sidibe, S., Raes, D., and J. Y. Jamin. 2006. Irrigation performance at tertiary level in the rice schemes of the Office du Niger (Mali): adequate water delivery through over-supply.Agricultural water management, 83(1): 144-152.