برآورد ابعاد پياز رطوبتي با مدل تجربي و مدل عددي HYDRUS-2D در آبياري قطره‌اي زيرسطحي

Numerical Versus Empirical Models for Estimating Wetting Patterns in Subsurface Drip Irrigation Systems

كاهش چشم­گير كميت و كيفيت منابع­ آب در دسترس، بشر را وا مي­دارد تا آب را به‌ شكلي درست­تر مصرف كند. سيستم ­هاي نوين آبياري مانند آبياري زيرسطحي، از راه­ هايي هستند كه باعث افزايش بازده و كارايي مصرف آب مي­ شوند. در اين روش­هاي آبياري، با توزيع آب در داخل نيم­رخ خاك، سطح خاك خشك باقي مي ­ماند و تبخير كاهش مي­يابد. در طراحي آبياري قطره­اي زير­سطحي، شكل و ابعاد پياز رطوبتي عامل اصلي در تعيين عمق نصب لوله­ هاي قطره ­چكان­ دار و فاصلۀ قطره­ چكان­ ها از يكديگر است و به اين منظور مدل­هاي زيادي ارائه شده كه با داشتن مشخصات هيدروليكي خاك، دبي خروجي و حجم آب خارج شده، مي­توانند تخمين قابل قبولي از شكل پياز رطوبتي ارائه ­دهند. در اين تحقيق، براي برآورد پياز رطوبتي از روش آناليز ابعادي، به‌دليل ساده بودن و نيز كم بودن تعداد پارامترهاي موردنياز، به‌عنوان مدل تجربي و مدل عددي HYDRUS-2D استفاده شد. مقادير اندازه­ گيري شده، شكل پياز رطوبتي در سيستم آبياري قطره­اي زير­سطحي (شامل عمق خيس ­شده در پايين قطره ­چكان، عمق خيس ­شده در بالاي قطره­ چكان و عرض خيس ­شده) در يك خاك لومي با عمق نصب 40 سانتي­متر زير سطح خاك با دبي 5/3 ليتر در ساعت با نتايج هر دو مدل مقايسه شد. ضريب تبيين بالاي بين 0/88 تا 0/97 براي مدل HYDRUS-2D و 0/94 تا 0/98 براي مدل تجربي به‌دست آمد كه دقت هر دو مدل را در تعيين ابعاد پياز رطوبتي در آبياري قطره­اي زيرسطحي نشان مي­دهد.

Optimal use of water resources is essential to decrease cost and maximize available water resources. Subsurface drip irrigation can increase irrigation and water use efficiency. This irrigation method distributes water into the soil, leaving the surface of the soil dry and decreasing evaporation. In the design of subsurface drip irrigation (SDI) systems, the dimensions of the wetted onion determine the installation depth and spacing of the drippers. Several models have been developed to simulate soil moisture patterns and the wetting front using soil hydraulic parameters, emitter discharge rate and volume of water discharged. The present study used the powerful numerical model HYDRUS-2D and dimensional analysis, which requires fewer parameters to predict the wetted zone using the empirical method. The predicted values for wetting depth (upward, downward) and horizontal dimensions were compared with those obtained by laboratory testing conducted in loamy soil at 40 cm in depth. R2 varied from 0.88 to 0.97 for HYDRUS-2D and 0.94 to 0.98 for the empirical model. The results showed that the simulated and experimental results were in very good agreement and that the empirical model better predicted the dimensions of the wetted onion.