ارائه يك مدل پيش‌بيني مبتني بر استنتاج فازي به منظور تخمين و بهينه‌سازي راندمان آبياري زيرسطحي خورشيدي

Implementation of a fuzzy forecasting model to estimate and optimize subsurface irrigation efficiency

كمبود آب آشاميدني و آب شيرين براي مصارف كشاورزي از بزرگترين مشكلات حال حاضر اكثر كشورهاي خشك و نيمه-خشك مي‌باشد. بنابراين شورزدايي آب‌هاي شور، براي توليد آب شرب و كشاورزي ضروري مي‌باشد. با توجه به توان تابشي مناطق جنوب ايران، مطالعه يك سيستم آبياري زيرسطحي خورشيدي به صورت تجربي و تئوري در شهر دهدشت با طول جغرافيايي 57/50 درجه و عرض جغرافيايي 78/30 انجام پذيرفت. در اين سيستم از يك استخر خورشيدي و يك مبدل حرارتي جريان معكوس زيرسطحي استفاده شد. مخلوط هواي گرم و مرطوب داخل استخر خورشيدي، توسط فن، به لوله زيرزميني هدايت و با استفاده از فرآيند ميعان، آب مورد نياز آبياري زيرسطحي حاصل گرديد. با تزريق چاي كمپوست به آب خالص توليد شده، يك محلول با تركيب مناسب براي آبياري و تامين مواد مغذي خاك و گياه توليد گرديد. با اندازه‌گيري و پايش اطلاعات محيطي و تعيين معادلات گرمايي سيستم و استفاده از نرم‌افزار متلب، يك سيستم فازي طراحي شد و تغييرات دما، نسبت رطوبت و جرم آب توليد شده، بررسي گرديد. با توجه به شبيه‌سازي انجام شده در متلب، بيشينه وكمينه دماي هواي استخر به ترتيب، براي مرداد و فروردين، °c90 و °c60 بدست آمد. در قياس با مقادير تجربي آن، مقدار خطا به ترتيب %8/5 و %9 گرديد. مقدار بيشينه و كمينه آب توليد شده به ترتيب، 13/6 و 09/3 ليتر در روز، براي مرداد و فروردين حاصل شد. در قياس با مقدار تجربي، مقدار خطا به ترتيب %7 و %15 محاسبه گرديد. با توجه به نتايج، با افزايش پارامترهاي تابش خورشيدي، دماي محيط، دماي آب، قطر لوله كندانسور و قطر لوله هواي گرم مرطوب و همچنين با كاهش پارامترهاي دماي آب كندانسور، رطوبت نسبي هواي محيط و ارتفاع آب استخر، ميزان آب توليد شده افزايش يافت. با توجه به نتايج، اين روش براي مناطق با اقليم گرم و خشك مناسب مي‌باشد.

Lack of drinking water and fresh water for agricultural purposes is one of the biggest problems in most arid and semi-arid countries. Therefore, desalination of saline water is necessary for the production of drinking water and irrigation. Due to the irradiative potential of south regions of Iran, the study of a solar subsurface irrigation system was performed experimentally and theoretically in Dehdasht. The system used a solar still and a subsurface reverse flow heat exchanger. The mixture of hot and humid air inside the solar still was directed to the underground pipe by a fan. Using the condensation process, the required water for subsurface irrigation was obtained. Using a suitable system for injecting compost tea into the pure water, a solution with a suitable composition was produced to irrigate and supply soil and plant nutrients. By measuring and monitoring environmental information and using MATLAB software, a fuzzy inference model was designed and Temperature changes, humidity ratio and mass of produced water were investigated. According to the simulation performed in MATLAB, the maximum temperature of the still reached 90°c in August and 60°c in April. Compared with its experimental values, the error values were reached 5.8% and 9%, respectively. The maximum and minimum amount of condensed water in the pipe was 6.13 liters and 3.09 liters per day for August and April, respectively. Compared to the experimental value obtained, the error values were 7% and 15%, respectively. According to the results, increasing the parameters such as solar radiation, ambient temperature, water temperature, diameter of condenser pipe and diameter of hot air pipe, as well as decreasing parameters such as condenser water temperature, relative humidity and pool water height, increased the amount of water produced. Therefore, this method is suitable for arid and semi-arid areas.