-154096191922

4731847-350621

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال دوم، شماره چهارم، تابستان 1392

شبیه سازي جبهه رطوبتی خاك در آبیاري قطرهاي با استفاده از HYDRUS-2D

ندا خان محمدي1 و سینا بشارت 2*

1) دانشجو دکتري مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه ارومیه؛ ارومیه؛ ایران
2*) استادیار گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه ارومیه؛ ارومیه؛ ایران؛ نویسنده مسئول مکاتبات: [email protected]

تاریخ دریافت: 25/09/1391 تاریخ پذیرش: 12/03/1392

چکیده
آگاهی کمی از رفتار هیدرولیکی خاك نقشی مهم در حفاظت و بهره وري مناسب از منابع آب دارد. در این راستا فهم این رفتار در آبیاري قطرهاي همیشه موضوع بحث محققین بوده است .یکی از مهم ترین معیارها هنگام طراحی سیستم آبیاري قطرهاي، هندسه الگوي رطوبتی است که توسط قطرهچکانها ایجاد می شود. ابعاد پیاز رطوبتی تحت تاثیر پارامترهاي مهمی همچون ویژگی هاي هیدرولیکی خاك، دبی خروجی قطرهچکان و زمان آبیاري میباشد. با توجه به اهمیت این موضوع در طراحی سیستمهاي آبیاري قطرهاي، هدف از این پژوهش، تخمین ابعاد جبهه رطوبتی حاصله از یک منبع نقطهاي است. بدین منظور ،براي آزمون قابلیت نرمافزار HYDRUS-2D، آبیاري قطرهاي به مدت 30 ساعت با روش T-Tape و دبی 388/2 سانتی متر بر ساعت و با در نظر گرفتن عمق حداکثر 70 سانتی متر در مزرعۀ مطالعاتی دانشگاه ارومیه انجام و چگونگی توزیع آب در خاك توسط نمونه بردار وزنی در پایان آبیاري تعیین شد. پس از اطمینان از توانایی نرمافزار HYDRUS-2D، این نرمافزار براي شش دبی مختلف با سقف زمان 30 ساعت کارکرد قطرهچکان، اجرا شد. مقادیر حاصله از نرم افزار براي بازههاي زمانی متفاوت و به کارگیري قضیه π باکینگهام، منجر به ارائه روابطی ساده شد که مقدار عمق و حداکثر قطر خیسیدگی خاك را توسط مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع خاك، دبی قطرهچکان و مدت زمان کارکرد محاسبه می کند. 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 خاك ،معادلات نیمه تجربی حاصله، با دقتی زیاد ابعاد هندسی پیاز رطوبتی را محاسبه کردند. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که در نتیجه، از آنها در طراحی و مدیریت بهینه سیستم آبیاري قطره اي براي شرایط مورد مطالعه می توان استفاده کرد.

واژه هاي کلیدي: آبیاري قطره اي؛ جبهه رطوبتی؛ نرم افزار HYDRUS-2D؛ هندسه الگوي رطوبتی خاك

مقدمه
67518528021256

سال

دوم

/

شماره

4
/

تابستان

92

سال

دوم

/

شماره

4

/

تابستان

92

فهم رفتار پیچیده حرکت در محیط متخلخل از مباحث کلیدي در مسائل حفاظت منابع آب و خاك به شمار می رود. در این راستا با توجه به افزایش روز افزون جمعیت و بالا رفتن سطح زندگی، نیاز به بررسی مسائل زیست محیطی در کشاورزي لازم به نظر میرسد. در شرایط آب و هوایی ایران یکی از عمدهترین موانع افزایش تولید، عدم استفاده بهینه از منابع آب میباشد، چراکه قسمت عمده آب استحصالی در بخش کشاورزي مصرف شده و از طرف دیگر راندمان مصرف آب در این بخش حدودا 30 تا 33 درصد می باشد. از این رو استفاده بهینه از منابع آب به عنوان محور اصلی توسعه بایستی مورد توجه قرار گیرد (سلامت منش ،1375؛ سرائی تبریزي ،1391؛ آبابایی و همکاران؛ 1391). استفاده از روشهاي آبیاري تحت فشار (بارانی و قطره اي) یکی از راههاي استفاده بهینه از آب در بخش کشاورزي بوده که در چند سال اخیر مورد توجه کشاورزان و سیاست گذاران بخش کشاورزي قرار گرفته و در سطح کشور به طور وسیعی گسترش یافته است (ملکیان و قیصري ،1390). آبیاري قطرهاي یکی از شیوههاي نوین آبیاري است که میتوان با توجه به قابلیت هاي ذاتی آن از یک سو بیشترین کنترل را اعمال نمود و از سوي دیگر با مدیریت آگاهانه بازده آبیاري را در حد بالایی حفظ کرد (ناصري و همکاران، 1390).
طراحی درست این سیستم نیاز به اطلاعات کافی از نحوه توزیع جریان آب در خاك به صورت افقی و عمودي دارد .Metin و همکاران (2006) و Ruhi و همکاران (2006) نشان دادند که استفاده مناسب از این سیستم نیازمند حصول اطلاعات مربوط به الگوي توزیع آب ایجاد شده در خاك میباشد. این نوع اطلاعات در انتخاب اندازه قطرهچکان موثر بوده و در چگونگی تنظیم شدت جریان خروجی از آن نقش مهمی دارد. همچنین این نوع اطلاعات در به حداقل رساندن میزان نفوذ عمقی سیستم تاثیر میگذارد. حرکت آب در اثر یک منبع نقطهاي (قطره چکان) به نفوذپذیري خاك و شدت جریان بستگی دارد (2003 Jiusheng et al.,). براي بهبود بازده مصرف آب و مواد مغذي در این روش آبیاري، بایستی بین فاصله قطره چکانها، شدت جریان، مشخصات رطوبتی خاك و مدت زمان آبیاري همخوانی مناسب وجود داشته باشد .
تحقیق در مورد نحوه توزیع جریان آب در خاك و در نتیجه ارائه الگوهاي مدیریتی مناسب در این سیستم، با انجام آزمایشات مزرعهاي و بدون مدلسازي محیط فعالیت ریشه، کاري وقتگیر و هزینهبر است. Singh و همکاران (2006) با شبیهسازي حرکت آب توزیع شده از قطره چکانهاي زیرزمینی به این نتیجه رسیدند که اطلاعات بهدست آمده از نحوه توزیع رطوبت در خاك بدون مدلسازي محیط اطراف قطرهچکان براي مدیریت سیستم آبیاري کافی نیست .
Revol و همکاران (1997)، بیان کردند که مدلهاي توسعه یافته شرایط دینامیکی آبیاري قطره اي را با در نظر گرفتن مرزهاي ساده شبیهسازي می نماید .مدلهاي مختلفی جهت شبیهسازي الگوي رطوبتی خاك و ابعاد جبهه رطوبتی در سیستمهاي قطرهاي توسعه یافتهاند .
Schwartzmanو Zur (1986)، یک مدل نیمهتجربی براي تعیین ابعاد پیاز رطوبتی بهازاي منبع نقطهاي و خطی ارائه دادند .Risse و Chesness (1989)، روش پیشنهادي توسط داسبرگ و برسلر را اصلاح نمودند. میرزایی و همکاران( 1384) و پلنگی و آخوند علی( 1387) نیز به منظور نمونسازي جبهه رطوبتی، روابطی را با دخالت عوامل فیزیکی و با استفاده از آنالیز ابعادي و قضیه π
باکینگهام به دست آوردند. Rouphael و همکاران (2006)، نیز نشان دادند که استفاده از مدلهاي رایانهاي در اخذ نتایج درست حرکت آب در خاك بسیار موثر می- باشد.
همزمان با افزایش سرعت محاسبهگرها و نیز قابلیت اکثر مدلهاي عددي جامع جهت شبیهسازي جریان، امروزه روشهاي عددي بطور گسترده براي ارزیابی جریان آب در سیستمهاي قطرهاي مورد استفاده قرار میگیرد. مدل Simunek et al.,1999) HYDRUS-2D) یک بسته نرم افزاري کامپیوتري شناخته شده است که به طور گسترده در شبیهسازي حرکت آب، حرارت و یا املاح به کار میرود. اکثر محققان ثابت کردهاند که مدل HYDRUS توانایی شبیهسازي رطوبت خاك را دارا می باشد ( Skaggs et al.,2004; Siyal Skaggs, 2009
4699248115745

سال

دوم

/

شماره

4
/

تابستان

92

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید