بسط معادلاتي براي برآورد الگوي سطح خيس شده در سامانه هاي آبياري قطره اي سطحي و زير سطحي به روش تحليل ابعادي

Developing Equations to Estimate Wetted Area Pattern for Surface and Subsurface Drip Irrigation Systems by Dimensional Analysis

از پارامترهاي مهم در طراحي سامانه هاي آبياري قطره اي سطحي و زير سطحي در نظر گرفتن الگوي سطح خيس شده خاك بالا و پايين قطره چكان مي باشد. در اين مطالعه، به كمك قضيه ? باكينگهام و با استفاده از تحليل ابعادي، روابطي به منظور تخمين سطح خيس شده جبهه حركت آب در خاك بالا و پايين موقعيت نصب قطره چكان ارايه گرديد. آزمايش ها در يك مدل فيزيكي پلكسي گلاس شفاف با ابعاد (3m×1.22m×0.5m) به انجام رسيد. در اين تحقيق از سه نوع بافت (بافت متوسط، سنگين و سبك) مجزا استفاده گرديد. در اين تحقيق قطره چكان ها در چهار عمق نصب (عمق هاي صفر (سطحي)، 15 (H1)، 30 (H2) و 45 (H3)سانتي متري) مورد ارزيابي قرار گرفتند و همچنين دبي هاي قطره چكان ها با زمان آبياري 6 ساعت و با مقادير 4/2 (Q1)، 4 (Q2)، 6 (Q3)، ليتر بر ساعت اعمال گرديد. در اين تحقيق به كمك قضيه ? باكينگهام و با استفاده از تحليل ابعادي روابطي به منظور تخمين سطح خيس شده بالا و پايين قطره چكان ها در سامانه-هاي آبياري قطره اي سطحي و زير سطحي ارايه گرديد. نتايج ارزيابي بين مقادير شبيه سازي شده و اندازه گيري شده (با ضريب همبستگي بيش از 90 درصد) نشان داد كه اين مدل ها با دقت بالايي سطح خيس شده را پيش بيني مي كنند. متوسط مقادير شاخص ميانگين ريشه دوم خطا (RMSE) در تخمين سطح خيس شده پايين (در تمامي عمق‌ها) و براي بافت‌هاي رسي، لومي و شني به ترتيب برابر با 015/0، 019/0 و 033/0 برآورد گرديد كه نشان از برتري نسبي معادلات در شبيه‌سازي سطح خيس شده جبهه رطوبتي در خاك‌هاي رسي مي‌باشد. همچنين، متوسط مقادير اين شاخص در سطح خيس شده بالا براي بافت هاي مورد بررسي (به ترتيب، 02/0، 034/0 و 053/0) نشان دهنده دقت معادلات مي‌باشد. در نظر گرفتن اين روابط در طراحي سامانه هاي آبياري قطره اي سطحي و زير سطحي مي تواند باعث بهبود عملكرد اين سامانه ها گردد.

One of the most important parameters in designing surface and subsurface drip irrigation systems is considering up and down soil wetting area of emitters. In this study, by means of Buckingham ? theorem and using dimensional analysis, some equations were developed in order to estimate up and down soil wetted area of emitters. The experiments were carried out in a transparent plexiglass tank (0.5m.1.22m.3m) using three different soil textures (fine, heavy and medium). The drippers were installed at 4 different soil depths (surface, 15 , 30 and 45cm). The emitter outflows were considered 2.4, 4 and 6 Lhr-1 with irrigation duration of 6hr. Then, using the-? theorem of Buckingham and dimensional analysis, equations were developed to estimate the up and down soil wetting area of emitters. The results of the comparisons between the simulated and measured values (evaluated correlation coefficient more than 90%) showed that these equations were very capable of predicting the soil wetting area. The average values of Root Mean Square Error (RMSE) for down wetted area (all depths) for the clay, loam and sandy soil textures were estimated as 0.015, 0.019 and 0.033, respectively which showed the relative superiority of the developed equations in the clay soil texture. Also, the average RMSE values for up wetted area in the same soil textures (0.02, 0.034 and 0.053, respectively) confirmed the equations accuracy. Considering these equations in designing surface and subsurface drip irrigation systems can improve these systems performance.