شبیه‌سازی جبهه رطوبتی خاک در آبیاری قطره‌ای با استفاده از HYDRUS-2D
محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری
ندا خان محمدی
1
(دانشجو دکتری مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزی؛ دانشگاه ارومیه؛ ارومیه؛ ایران)
سینا بشارت
2
(استادیار گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزی؛ دانشگاه ارومیه؛ ارومیه؛ ایران)
کلید واژه: آبیاری قطره ای, جبهه رطوبتی, نرم افزار HYDRUS-2D, هندسه الگوی رطوبتی خاک,
چکیده مقاله :
آگاهی کمّی از رفتار هیدرولیکی خاک نقشی مهم در حفاظت و بهره‌وری مناسب از منابع آب دارد. در این راستا فهم این رفتار در آبیاری قطره ای همیشه موضوع بحث محققین بوده است. یکی از مهم‌ترین معیارها هنگام طراحی سیستم آبیاری قطره ای، هندسه الگوی رطوبتی است که توسط قطره چکان ها ایجاد می‌شود. ابعاد پیاز رطوبتی تحت تاثیر پارامترهای مهمی همچون ویژگی‌های هیدرولیکی خاک، دبی خروجی قطره چکان و زمان آبیاری می باشد. با توجه به اهمیت این موضوع در طراحی سیستم های آبیاری قطره ای، هدف از این پژوهش، تخمین ابعاد جبهه رطوبتی حاصله از یک منبع نقطه ای است. بدین منظور، برای آزمون قابلیت نرم افزار HYDRUS-2D، آبیاری قطره ای به مدت 30 ساعت با روش T-Tape و دبی 388/2 سانتی‌متر بر ساعت و با در نظر گرفتن عمق حداکثر 70 سانتی‌متر در مزرعۀ مطالعاتی دانشگاه ارومیه انجام و چگونگی توزیع آب در خاک توسط نمونه بردار وزنی در پایان آبیاری تعیین شد. پس از اطمینان از توانایی نرم افزار HYDRUS-2D، این نرم افزار برای شش دبی مختلف با سقف زمان 30 ساعت کارکرد قطره چکان، اجرا شد. مقادیر حاصله از نرم افزار برای بازه های زمانی متفاوت و به‌کارگیری قضیه π باکینگهام، منجر به ارائه روابطی ساده شد که مقدار عمق و حداکثر قطر خیسیدگی خاک را توسط مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، دبی قطره چکان و مدت زمان کارکرد محاسبه می‌کند. با توجه به مقدار ضریب همبستگی (993/0 و 970/0) و میانگین مطلق خطا (177/1 و 706/1) در برآورد عمق و حداکثر قطر خیس شده خاک، معادلات نیمه تجربی حاصله، با دقتی زیاد ابعاد هندسی پیاز رطوبتی را محاسبه کردند. بدین ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که در نتیجه، از آنها در طراحی و مدیریت بهینه سیستم آبیاری قطره ای برای شرایط مورد مطالعه می‌توان استفاده کرد.
Quantitative perception of soil hydraulic behavior has important impact on optimal soil and water resources conservation. Understanding of this behavior in drip irrigation system is a real task for researchers. The geometry of moisture pattern created by trickles in soil is one of the important criterions in drip irrigation system. Several important parameters such as soil hydraulic functions, drip discharge and irrigation time directly influence the dimensions of created wetting front. The objective of this study was to determine the wetting front dimensions created by point sources. For examining HYDRUS-2D software capability, a T-tape drip irrigation method with 2.388 cm/hr discharge and maximum depth of 70 cm was conducted in the Urmia University experimental field. At the end of irrigation experiment, the water distribution condition in soil was determined by gravimetric soil sampling method. When performance of simulation model confirmed to be accurate enough for simulation purposes, six different discharges with trickle function of maximum 30 h, was conducted by the software. Some simple relationships were obtained by using Buckingham π theorem. These equations determinate the depth and maximum diameter of soil by using soil hydraulic conductivity, drip discharge and irrigation time. The obtained correlation coefficients (0.993 and 0.970) and mean absolute error values (1.177 and 1.706) for determining the depth and maximum diameter of soil confirmed the capability of these semi empirical equations for calculating moisture pattern geometry dimensions. Consequently, these derived equations can be used for design and optimal management of drip irrigation system in the studied conditions.
