يك مدل نيمه تجربي به‌منظور تخمين ابعاد جبهه رطوبتي در آبياري قطره‌اي، تحت منبع نقطه‌اي

A Semi-empirical Model for Estimating the Geometry of the Wetting Front under Point Source Trickle Irrigation

در هنگام طراحي يك سيستم آبياري قطره اي لازم است الگوي خيس شدن نيمرخ خاك كه اصطلاحاً به آن پياز رطوبتي گفته مي شود براي هر زميني كه قرار است با روش قطره اي آبياري شود، از قبل مشخص گردد. شكل الگوي رطوبتي از پارامترهاي مهم و تأثير‌گذار در انتخاب قطره چكان مي باشد و روي حجم آب آبياري مؤثر است. فاصله قطره چكان‌ها نيز براساس شكل الگوي رطوبتي و مساحتي كه هر قطره چكان اشغال مي كند انتخاب مي شود. ابعاد پياز رطوبتي تحت تأثير پارامترهاي مهمي همچون خصوصيات هيدروليكي خاك، دبي خروجي قطره‌چكان و زمان آبياري مي باشد. به‌منظور تخمين شكل جبهه رطوبتي ناشي از يك منبع نقطه اي اين پژوهش در منطقه الباجي واقع در 25 كيلومتري جاده اهواز- انديمشك و خاكي با بافت شني صورت گرفته است. بدين منظور ابتدا قطره چكان‌ها براي تأمين دبي‌هاي 5، 10، 20، 30 و 40 ليتر در ساعت كاليبره شدند. سپس آزمايش‌هاي مزرعه اي براي تعيين حداكثر قطر و عمق پياز رطوبتي در زمان‌هاي مختلف پس از شروع آبياري به ازاي هر دبي انجام گرفت. در نهايت روابطي نيمه تجربي با تأثير عوامل فيزيكي حاكم بر پيشروي آب در خاك در آبياري قطره اي، تحت منبع نقطه اي و قضيه π باكينگهام و آناليز ابعادي به‌دست آمد. اين روابط با استفاده از الگوهاي رطوبتي به‌دست آمده واسنجي شده و به‌منظور صحت سنجي آن، روابط علمي- تجربي به‌دست آمده مورد ارزيابي قرار گرفتند. با توجه به مطالعه انجام شده و حداكثر خطاي نسبي 14/3 درصد و حداكثر جذر ميانگين مربعات خطاي 3/8 سانتي‌متر در پيش بيني قطر و عمق جبهه رطوبتي، معادلات به‌دست آمده كه مبتني بر نتايج آزمايش‌هاي ميداني نيز مي باشند، با دقت بالايي ابعاد هندسي پياز رطوبتي را برآورد مي كنند و مي توان از آنها در طراحي و مديريت بهينه سيستم آبياري قطره اي براي شرايط مورد مطالعه استفاده كرد.

For an appropriate drip irrigation system design, a prediction of soil wetting pattern is needed for a given soil texture. The wetting pattern geometry is a key factor for emitter distance determination as well as crop type. The geometry of the wetting bulb is dependent on the parameters such as soil hydraulic properties, emitter discharge and the irrigation time. This study has been conducted in Albaji region in km 25 on the Ahvaz-Andimeshk road, in order to estimate the geometry of the wetting pattern under the point source trickle emitters in sandy soil with different discharge. The emitters were calibrated to provide 5, 10, 20, 30 and 40 liter per hour discharges. The maximum wetted soil surface and depth was measured by digging the irrigated soil. Two models were developed to predict wetted soil surface diameter and depth under a point source based on Buckingham's π theorem. The equations were calibrated by using the measured data. Then resulted scientific-empirical equations have been evaluated. Considering the maximum relative error of 14.3% and root mean square error of 3.8cm in estimation of the wetted soil surface diameter and depth, the models are recommended to estimate the geometry of the wetting bulbs with a high degree of accuracy, and can be used in designing and appropriate drip irrigation system management