شبيه‌سازي جبهه رطوبتي خاك در آبياري قطره‌اي با استفاده از HYDRUS-2D

Simulating wetting front in drip irrigation using HYDRUS-2D

آگاهي كمّي از رفتار هيدروليكي خاك نقشي مهم در حفاظت و بهره‌وري مناسب از منابع آب دارد. در اين راستا فهم اين رفتار در آبياري قطره اي هميشه موضوع بحث محققين بوده است. يكي از مهم‌ترين معيارها هنگام طراحي سيستم آبياري قطره اي، هندسه الگوي رطوبتي است كه توسط قطره چكان ها ايجاد مي‌شود. ابعاد پياز رطوبتي تحت تاثير پارامترهاي مهمي همچون ويژگي‌هاي هيدروليكي خاك، دبي خروجي قطره چكان و زمان آبياري مي باشد. با توجه به اهميت اين موضوع در طراحي سيستم هاي آبياري قطره اي، هدف از اين پژوهش، تخمين ابعاد جبهه رطوبتي حاصله از يك منبع نقطه اي است. بدين منظور، براي آزمون قابليت نرم افزار HYDRUS-2D، آبياري قطره اي به مدت 30 ساعت با روش T-Tape و دبي 388/2 سانتي‌متر بر ساعت و با در نظر گرفتن عمق حداكثر 70 سانتي‌متر در مزرعه مطالعاتي دانشگاه اروميه انجام و چگونگي توزيع آب در خاك توسط نمونه بردار وزني در پايان آبياري تعيين شد. پس از اطمينان از توانايي نرم افزار HYDRUS-2D، اين نرم افزار براي شش دبي مختلف با سقف زمان 30 ساعت كاركرد قطره چكان، اجرا شد. مقادير حاصله از نرم افزار براي بازه هاي زماني متفاوت و به‌كارگيري قضيه ? باكينگهام، منجر به ارايه روابطي ساده شد كه مقدار عمق و حداكثر قطر خيسيدگي خاك را توسط مقدار هدايت هيدروليكي اشباع خاك، دبي قطره چكان و مدت زمان كاركرد محاسبه مي‌كند. با توجه به مقدار ضريب همبستگي (993/0 و 970/0) و ميانگين مطلق خطا (177/1 و 706/1) در برآورد عمق و حداكثر قطر خيس شده خاك، معادلات نيمه تجربي حاصله، با دقتي زياد ابعاد هندسي پياز رطوبتي را محاسبه كردند. بدين ترتيب مي‌توان نتيجه گرفت كه در نتيجه، از آنها در طراحي و مديريت بهينه سيستم آبياري قطره اي براي شرايط مورد مطالعه مي‌توان استفاده كرد.

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 ? 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.