تحقیقات کاربردی خاک

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

تخمین ابعاد جبهه رطوبتی در آبیاری قطره‌ای با کاربرد توامان قضیه π ‌باکینگهام و نرم-افزار HYDRUS-2D در خاک‌هایی با بافت متفاوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری/ دانشگاه ارومیه

2 هیات علمی/ دانشگاه ارومیه

چکیده

طراحی و مدیریت دقیق سیستم‌های آبیاری قطره‌ای، مستلزم داشتن اطلاعات مناسب از ابعاد جبهه رطوبتی (قطر و عمق خاک خیس شده توسط قطره‌چکان‌ها) در بافت‌های مختلف خاک است. پارامترهای مهمی همچون ویژگی‌های هیدرولیکی خاک، دبی خروجی قطره‌چکان و زمان آبیاری بر ابعاد پیاز رطوبتی تاثیر می‌گذارند. در این پژوهش، مدل‌های نیمه‌تجربی جدید برای تخمین عمق و حداکثر قطر جبهه رطوبتی خاک تحت منبع نقطه‌ای در خاک‌هایی با بافت‌های گوناگون توسعه یافت. بدین‌منظور، نرم‌افزار HYDRUS-2D برای دبی کاربردی (3 لیتر بر ساعت) در کلاس‌های مختلف بافت خاک اجرا شد. با کاربرد قضیه π باکینگهام به-همراه مقادیر حاصل از اجرای نرم‌افزار که شامل عمق و حداکثر قطر جبهه رطوبتی بود، معادلات تعیین ابعاد جبهه رطوبتی برای بافت‌های مختلف ارائه گردید. معادلات توسعه یافته شامل پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، مدت زمان کارکرد و دبی قطره‌چکان بودند. نتایج شاخص‌های آماری برای همه معادلات (حداقل مقدار ضریب همبستگی (R) 968/0، حداکثر مقدار جذر میانگین مربعات خطای (RMSE) 120/2 سانتی‌متر و حداکثر مقدار میانگین خطای مطلق (MAE) 376/1 سانتی‌متر) نشان-دهنده قابلیت معادلات ارائه شده در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی در خاک‌هایی با بافت مختلف می‌باشد. معادلات ارائه شده می‌تواند به‌صورت موثر در طراحی و مدیریت بهینه سیستم آبیاری قطره‌ای در خاک‌هایی با بافت متفاوت استفاده گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Wetting Pattern Dimensions Determination in Drip Irrigation by Coupling the HYDRUS-2D Software and Backingham π Theorem in Texturally Different Soils

نویسنده [English]

  • Sina Besharat 2

1

2

چکیده [English]

For design and accurate management of drip irrigation systems, it is necessary to have sufficient information regarding the dimensions of wetting front (diameter and depth of the soil wetted by drippers) for various soil textures. Such important parameters as soil hydraulic functions, drip discharge and irrigation time influence the dimensions of created wetting front. In this study, new semi-empirical models for determination of depth and maximum diameter of soil wetting front under point source in several soil textures were developed. For this purpose, HYDRUS-2D software was run for an application discharge (3 L/hr) in several soil textures. Using Backingham π theorem and obtained values from software, including depth and maximum diameter of soil wetting front, the equations which estimate the wetting front dimensions were presented for several soil textures. Soil saturated hydraulic conductivity, irrigation time and dripper discharge were the parameters of developed equations. Statistic indices results for all equations (min Correlation Coefficient about 0.968, max Root Mean Square Error about 2.120 and max Mean Absolute Error about 1.376) firm the ability of presented equations in calculation of wetting pattern dimension in different soil structures. On the basis of obtained results, presented equations can be used properly for designing and optimal management of drip irrigation system which is located in any soil textures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drip irrigation
  • Backingham π theorem
  • HYDRUS-2D software
  • Wetting Pattern
مراجع
Abbas Palangi J., and Akhond Ali A.M. 2008. A semi-empirical model for estimating the geometry of the wetting front under point source trickle irrigation. Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 12(44): 85-96. (In Persian)
Assouline S. 2002. The effects of microdrip and conventional drip irrigation on water distribution and uptake. Soil Science Society of America, 66(5): 1630-1636.
Ben-Gal A., Lazarovitch N., and Shani U. 2004. Subsurface drip irrigation in gravel-filled cavities. Vadose Zone, 3: 1407-1413.
Bresler E. 1978. Analysis of trickle irrigation with application to design problems. Irrigation Science, 1(1): 3-17.
Cook F.J., Fitch P., Thorburn P.J., Charlesworth P.B., and Bristow K.L. 2006. Modelling trickle irrigation: comparison of analytical and numerical models for estimation of wetting front position with time. Environmental Modelling and Software, 21: 1353-1359.
Cote C.M., Bristow K.L., Charlesworth P.B., Cook F.J., and Thorburn P.J. 2003. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle irrigation. Irrigation Science, 22: 143-156.
Gardenas A., Hopmans J.W., Hanson B.R., and Simunek J. 2005. Two-dimensional modeling of nitrate leaching for various fertigation scenarios under microirrigation. Agricultural Water Management, 74: 219-242.
Heydari M., Malek K., Mollayi Kandelous M., Mohseni Movahed A., and Karimi T. 2008. Investigation of empirical models for simulation of soil wetting pattern with drip irrigation under point source. Agricultural Research, 8(3): 45-55. (In Persian)
Kandelous M.M., and Simunek J. 2010. Numerical simulations of water movement in a subsurface drip irrigation system under field and laboratory conditions using HYDRUS-2D. Agricultural Water Management, 97: 1070-1076.
Karimi A., Homaee M., Moezardalan M., Liyaghat A.M., and Raiesi F. 2006. Effect of fertigation on yield and water use efficiency on corn in a tape irrigation system. Agricultural Sciences, 12(3): 561-575. (In Persian)
Keshavaiah K.V., and Kumaraswamy A.S. 1993. Fertigation and water use efficiency in potato under furrow and drip irrigation. The Indian Potato Association, 20(3- 4): 240- 244.
Khanmohammadi N., Rezaie H., Besharat S., and Behmanesh J. 2012. Evaluation of soil water profile simulations in drip irrigation based on soil hydraulic properties and experimental observation. Irrigation and Drainage, 6(3): 187-195. (In Persian)
Lanjabi M., Tabatabaei S.H., Fattahi R., and Nouri M.R. 2010. Effect of using Geotextile envelope on soil wetting pattern in subsurface drip irrigation. Irrigation and Drainage, 4(1): 109-117. (In Persian)
Metin S.S., Yazar A., and Eker S. 2006. Effect of drip irrigation regimes on yield and quality of field grown bell pepper. Agricultural Water Management, 81: 115-131.
Mirzaei F., Liaghat A.M., Sohrabi T.M., and Omid M.H. 2005. Soil wetting front modeling of line source in drip-tape irrigation. Agricultural Engineering Research, 6(23): 53-66. (In Persian)
Mmolawa K., and Or D. 2003. Experimental and numerical evaluation of an analytical volume balance model for soil water dynamics under drip irrigation. Soil Science Society of America, 67: 1657-1671.
Phogat V., Malik R.S., and Kumar S. 2009. Modelling the effect of canal bed elevation on seepage and water table rise in a sand box filled with loamy soil. Irrigation Science, 27: 191-200.
Provenzano G. 2007. Using HYDRUS-2D simulation model to evaluate wetted soil volume in subsurface drip irrigation systems. Irrigation and Drainage Engineering, 133(4): 342-349.
Ruhi B., Karaguzel O., Aydinsakir K., and Buyuktas D. 2006. The effects of drip irrigation on flowering and flower quality of glasshouse gladiolus plant. Agricultural Water Management, 81: 132-144.
Sabbah A., and Ghaffari Nejad, S.A. 2008. Determination of the best water level as trickle, irrigation and method of tape replacement on potato yield in Jiroft area. Research and Development, 79: 194-199. (In Persian)
Sayari N., Ghahraman B., and Davari K. 2007. Soil moisture distribution under subsurface drip irrigation systems in pistachio gardens (case study: Rafsanjan lands with saline water). Agricultural Research, 7(3): 65-86. (In Persian)
Schwartzman M., and Zur B. 1986. Emitter spacing and geometry of wetted soil volume. Irrigation and Drainage Engineering, 112(3): 242-253.
Simunek J., Sejna M., and van Genuchten M.Th. 1999. The HYDRUS-2D software package for simulating the two-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. IGWMC-TPS 53, Version 2.0, International Ground Water Modeling Center, Colorado School of Mines, Golden, Colorado.
Simunek J., Sejna M., and van Genuchten M.Th. 2006. The HYDRUS software package for simulating two- and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. Technical Manual, Version 1.0. PC Progress, Prague, Czech Republic.
Singh S.S., and Kaushal M.P. 1991. Fresh and saline water irrigation through drip and furrow method. Tropical Agricultural, 9(3): 194- 202.
Singh D.K., Rajput T.B.S., Singh D.K., Sikarwar H.S., Sahoo R.N., and Ahmad T. 2006. Simulation of soil wetting pattern with subsurface drip irrigation from line source. Agricultural Water Management, 83: 130-134.
Siyal A.A., and Skaggs T.H. 2009. Measured and simulated soil wetting patterns under porous clay pipe sub-surface irrigation. Agricultural Water Management, 96: 893-904.
Skaggs T.H., Trout T.J., Simunek J., and Shouse P.J. 2004. Comparison of HYDRUS-2D simulations of drip irrigation with experimental observations. Irrigation and Drainage Engineering, 30: 304-310.
Tarazkar M.H., and Sedghamiz A. 2008. Comparing monthly discharge forecasting for Karkheh River by using time series and artificial intelligent traits. Pajouhesh-Va-Sazandegi, 80: 51-58. (In Persian)
Wang F.X., Kang Y., and Liu S.P. 2006. Effects of drip irrigation frequency on soil wetting pattern and potato growth in North China Plain. Agricultural Water Management, 79: 248-264.
تحقیقات کاربردی خاک
دوره 6، شماره 2
شهریور 1397
صفحه 109-118
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 06 مرداد 1395
  • تاریخ بازنگری: 18 اسفند 1395
  • تاریخ پذیرش: 24 اسفند 1395
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار