بررسی گسترش جبهه رطوبتی در آبیاری قطره‌ای تحت منبع خطی در خاک دو لایه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی دانشگاه تبریز.

2 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز.

چکیده

غالباً طراحیوبرنامه­ریزی آبیاری قطره­ای بدون آگاهی کافی از توزیع رطوبت در خاک انجام می­گیرد که در نتیجه به طراحی وبرنامه­ریزی صحیح ختم نمی­شود. معمولا خاک­های زراعی در اثر شخم و عملیات زراعی به دولایه با چگالی متفاوت تبدیل می­شوند، به طوریکه لایه بالایی بافتی سبکتر نسبت به لایه پایینی دارا می­باشد. در این مطالعه گسترش جبهه رطوبتی در خاک دولایه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش­های صحرایی به منظور تعیین پیشروی جبهه رطوبتی در آبیاری قطره­ای تحت منبع خطی در خاک دولایهانجام شد. به منظور بررسی اثر زمان آبیاری و حجم آب وارد شده به خاک بر روی گسترش افقی و عمودی جبهه رطوبتی، آزمایش­ها در چهار زمان 1، 3، 5 و 7 ساعت در خاک دو لایه انجام گردید. نتایج نشان داد که با افزایش زمان آبیاری، پیشروی افقی و عمودی جبهه رطوبتی افزایش می­یابد اما بعد از گذشت 5 ساعت ابعاد جبهه رطوبتی تغییر چندانی نشان نداد. در لایه دوم به دلیل بافت سنگین آن گسترش پیاز رطوبتی بسیار کند بوده و تنها مقدار رطوبت در آن افزایش می­یابد. همچنینبا کاربرد مدل هایدروس دو بعدی اقدام به شبیه سازی آزمایش­های انجام یافته در شرایط مشابه گردید. مقایسه نتایج حاصل از آزمایش­های صحرایی با شبیه­سازی عددی دو بعدی مدل هایدروس تطابق رضایت بخش شبیه سازی­ها با مشاهدات را نشان داد. بر اساس نتایج حاصل نتیجه گرفته شد که دقت مدل هایدروس در شبیه­سازی جبهه رطوبتی در خاک دو لایه زمانی که آب به لایه دوم رسیده­باشد کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Layered Soils Moisture Distributions under Linear Source Drip Irrigation

نویسندگان [English]

  • S. Khanjani 1
  • R. Delearhasannia 2
چکیده [English]

Designing and scheduling of drip irrigation systems are often done without enough information about water distribution in the soil. Due to tillage operations and crop production practices, agricultural soils can be considered as two layered soils with different bulk densities. The top soil layer has a lighter texture than the sub soil layer. In this research, the development of the wetting front and moisture distribution in a two-layered soil were investigated. The filed experiments were performed in the Tabriz University’s Research Farms, in order to determine the characteristics of the wetting patterns of drip irrigation under linear sources in a two layered soil. To study the effects of application duration and  volume of water applied on the horizontal and vertical dimensions of wetting pattern, the experiments were conducted with four durations of 1, 3, 5, and 7 hours. The results showed that increasing the application duration increased the horizontal and vertical dimensions of the wetting patterns. But, after 5 hours, the application duration had no significant effect on the wetting pattern dimensions. In the subsoil layer, due to its heavy texture, vertical movement of the pattern was very slow and increase in the application duration more than 5 hours only caused increase in the volumetric moisture of the wetted soil. Using HYDRUS-2D model, the field experiments were simulated under the same conditions, too. The comparisons between model simulations and experimental results showed satisfactory agreement. According to the results, it can be demonstrated that the accuracy of HYDRUS- 2D in a two layered soil decreased when the wetting pattern reached the 2nd layer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wetting pattern
  • Simulation
  • Emitter
  • Hydrus-2D model

مراجع

  1. پلنگی، ج.ع. و ع.م. آخوند علی. 1387 . یک مدل نیمه تجربی به­منظور تخمین ابعاد جبهه رطوبتی در آبیاری قطره­ای، تحت منبع نقطه­ای. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 12(44): 95-85.
  2. تیشه زن، پ . و س.ف. موسوی. 1385. بررسی پیشروی جبهه رطوبتی تحت منبع نقطه ای در خاکهای مطبق با سطوح شیبدار. اولین همایش ملی مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی اهواز.
  3. حسینی نیا، م .، کریمی گوغری، ش .، نقوی، ه .و ایراندوست، م . 1389 . استفاده از مدل شبیه­ساز HYDRUS-2D جهت ارزیابی حجم خاک مرطوب شده در سیستم­های آبیاری قطره­ای زیرسطحی، اولین کنفرانس بین المللی مدلسازی گیاه، آب، خاک و هوا.
  4. زارع ابیانه، ح.، ا. فرخی.، م. وظیفه دوست. و خ. اژدری. 1389 . برآورد الگوی توزیع رطوبت خاک تحت آبیاری قطره­ای در مزرعه پیاز، نشریه آب و خاک. 24(6): 1209-1197.
  5. مصطفی­زاده، ب.، س.ف. موسوی. و م.ح. شریف بیان الحق. 1377. پیشروی جبهه رطوبتی از منبع نقطه­ای در سطوح شیب­دار. نشریه کشاورزی و منابع طبیعی. 2(3):13-22.
  6. ملک، ک.، ت. کریمی.، م. حیدری. و م. ملایی کندلوس. 1388 . باریابی ضرایب معادله زور و شوارتزمن در تخمین ابعاد پیاز رطوبتی به دو روش رگرسیون غیرخطی و بهینه­سازی با حداقل مربعات. اولین کنفرانس بین المللی مدیریت منابع آب شاهرود.
  7. کاظمی، ه. (1390). پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تبریز.
  8. Armstrong, C. and Wilson, T.V. 1983. Computer model for moisture distribution in stratified soils undertrickle source. Transaction of American society of agricultural engineers. 26: 1704- 1709.
  9. Chen , J.M. , Tan, Y.C. and Wu , Y.Z. 2006 . A study of the Infiltration of trickle irrigation. 7th International micro irrigation congress. September 10-16 Kuala Lumpur, Malaysia.
  10. Clothier, B., Scotter, D., and Harper, E. 1985. Three dimensional infiltration and trickle irrigation. Journal of irrigation and drainage engineering- ASCE, 25(2), 479-501.
  11. Dabral, P.P., Pandey, P.k., Pandey, A., Singh, K.p., Singh, M.S. 2012. Modelling of wetting pattern under trickle source in sandy soil of Nirjuli, Arunachal Pradesh (India). Irrigation Science. 30(1):287–292.
  12. Hachum, A.Y. 1973. Water movement in soil from a trickle source. M.Sc. Thesis, Utah State University. Logan, Utah, USA.
  13. Ekhmaj, A.I., Amin, M.S.M., Salim, S., and Zakaria, A.A. 2005. Wetted surface radius under point-source trickle irrigation in sandy soil. Agriculcher engineering. 14(2): 67-75.
  14. Jiu-sheng LI, Hong-yan JI, Bei LI and Yu-chun LIU. 2007.Wetting patterns and nitrate distributions in layered-textural soils under drip irrigation. Agricultural sciences in China. 6(8):  970-980.
  15. Kandelous, M.M. and Simunek, J. 2010a. Comparison of numerical, analytical, and empirical models to estimate wetting patterns for surface and subsurface drip irrigation. Irrigation Science. 28(5): 435-444.
  16. Keller, J and Bliesner, R.D. 1990. Sprinkle and trickle irrigation. Van Nostrand Reinhold, New York.
  17. Lafolie, F., Guennelon, R., van Genuchten M. T. 1989. Analysis of water flow under trickle irrigation: I. Theory and numerical solution. Soil science Society of American journal. 53(5) : 1310-1318.
  18. Li, J., Zhang. J., Rao M. 2004. Wetting patterns and nitrogen distribution as affected by fertigation strategies from a surface point source. Agriculture Water Management.67:89- 104.
  19. Peter, J., Thorburn, J., Cook, F.,. Bristow, K.L. 2003. Soil-dependent wetting from trickle emitters: implications for system design and management. Irrigation Science. 22:   121–127.
  20. Schwartzman, M., and Zur, B. (1986). Emitter spacing and geometry of wetted soil Journal Irrigation and Drainage Engineering. 112(3), 242-253.
  21. Sepaskhah, A.R. and Chitsaz, H. 2004. Validating the green- ampt analysis of wetted radius and depth in trickle irrigation. Bio systems engineering. 89(2): 231- 236.
  22. Yao, P., Dong, X. and Hu, A. 2011. Using HYDRUS-2D Simulate Soil Water Dynamic in jujube root zone under drip irrigation. Water Resource and Environmental Protection. May, 20-22. Urumqi, China.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار