شبیه‌سازی الگوی توزیع مجدد رطوبتی در اراضی شیبدار تحت سامانه آبیاری قطره‌ای

Abstract

چکیدهسابقه و هدف: یکی از شاخص‌های مهم در طراحی سامانه‌های آبیاری قطره‌ای، تخمین دقیق ابعاد پیاز رطوبتی می‌باشد که از تلفات عمقی آب و هزینه‌های اضافی طراحی سامانه آبیاری جلوگیری می نماید. ابعاد پیاز رطوبتی تحت تاثیر الگوی توزیع رطوبت در دو مرحله زمان آبیاری و پس از آبیاری است. مطالعات فراوانی در خصوص الگوی توزیع رطوبت در اراضی شیب‌دار انجام شده، اما مطالعات اندکی در خصوص الگوی توزیع مجدد رطوبت در این اراضی انجام شده و یا گزارش نشده‌است. بنابراین هدف اصلی تحقیق حاضر، بررسی و شبیه‌سازی الگوی توزیع مجدد رطوبت در اراضی شیب‌دار می‌باشد. همچنین در مطالعات مشابه، بیشتر به شبیه‌سازی ابعاد پیاز رطوبتی در سطح خاک پرداخته‌شده، اما در این تحقیق علاوه بر ابعاد و مساحت خیس‌شده، شکل کامل پیاز رطوبتی شبیه‌سازی شده‌است. مواد و روش‌ها: آزمایش‌ها در دو مدل فیزیکی به شکل مکعب مستطیل با ابعاد7/0*2/1*4/1متر و 6/0*2/1*2/1 متر، به‌ترتیب عرض، ارتفاع و طول انجام شد. آزمایش‌ها در سه بافت خاک سبک، متوسط و سنگین، با سه دبی قطره‌چکان، 2، 4 و 6 لیتر در ساعت و در چهار شیب، 0، 10، 20 و 30 درصد انجام شد. مدت زمان آبیاری 3 ساعت و جبهه‌ی پیشروی رطوبت در فاز توزیع مجدد در زمان های3 ،6، 24 و 48 ساعت بر روی صفحه پلی کربنات ترسیم گردید. سپس با استفاده از روش رگرسیون غیرخطی، معادلاتی به منظور پیش‌بینی الگوی توزیع مجدد رطوبت در اراضی شیب‌دار ارائه گردید. در مدل‌های پیشنهاد شده از شاخص‌های دبی قطره‌چکان، حجم آب کاربردی، مدت زمان آبیاری، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، جرم ویژه ظاهری خاک، شیب زمین، رطوبت اولیه و درصد شن، سیلت و رس استفاده گردید. همچنین با استفاده از یک مدل پیشنهادی ارتقا یافته، شکل کامل پیازرطوبتی برآورد گردید.یافته‌ها: در خاک سنگین مدل‌های پیشنهادی با متوسط مقدار RMSE، 34/0 و MAE ، 28/0 برای شاخص‌ شعاع خیس‌شده و مقادیر 0018/0 و 0014/0 برای شاخص‌ مساحت خیس‌شده، از بالاترین دقت برخوردار بودند. خاک سبک با مقادیر 44/0 و 37/0 شاخص‌های مذکور برای شعاع خیس‌شده و 0029/0 و 0022/0 برای شاخص‌ مساحت خیس‌شده کمترین دقت را داشت. مقادیر شاخص‌های آماری محاسبه شده برای عمق خیس‌شده‌ جبهه‌ توزیع مجدد رطوبتی برای تمامی تیمارهای مورد بررسی مشابه بود و متوسط مقادیر RMSE خاک‌ها در محدوده 43/0 تا 5/0 و MAE آنها در محدوده 31/0 تا 39/0 قرار داشت. همچنین در تمامی تیمارهای مورد بررسی، مقادیر CRM مدلها غالباً مثبت و NS آنها در حدود 99/. بود. نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که مدل‌های پیشنهادی در خاک‌های سنگین از دقت بالاتری نسبت به خاک‌های سبک برخوردار هستند. همچنین توانایی آنها در برآورد شعاع خیس‌شده و مساحت متناظر آن در بالادست و پایین دست قطره‌چکان و همچنین عمق خیس-شده قطره چکان و شکل کامل پیاز رطوبتی مطلوب و قابل قبول می‌باشد. مقادیر پیش‌بینی مدل‌ها بیشتر در حالت کم برآوردی بود. بنابراین استفاده از مدل‌های مذکور برای تعیین محل قطره‌چکان در اراضی شیب‌دار، به منظور کاهش تلفات عمقی و استفاده بهینه گیاه از آب توصیه می‌گردد.

Keywords

• الگوی توزیع رطوبت
• پیاز رطوبتی
• رگرسیون غیرخطی
• مساحت خیس‌شده