ارزیابی نرم‌افزار DRAINMOD-S در شبیه‌سازی شوری زهاب زهکش‌های زیرزمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران.

چکیده

پس از نصب سیستم زهکشی زیرزمینی، از شروع بهره‌برداری از شبکه‌آبیاری و زهکشی تا پیش از رسیدن به حالت کم و بیش پایدار، کیفیت زهاب اراضی شور پیوسته در حال تغییر می‌باشد. زمان رسیدن به حالت تعادل در مناطق با آب زیرزمینی شور ممکن است چندین سال به طول بیانجامد. در این راستا آزمایش­های مزرعه­ای به­منظور شناخت شرایط موجود حاکم بر سامانه­های آبی مفید می­باشند، لیکن محدودیت­های قابل توجهی نیز دارند. در این شرایط مدل­های شبیه­سازی از جمله روش­هایی می­باشند که این محدودیت­ها را تا حدود زیادی مرتفع می­سازند. در این تحقیق عملکرد مدل DRAINMOD-Sدر شبیه­سازی حجم زهاب تولیدی، شوری زهاب خروجی و نوسانات سطح ایستابی، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اعتباریابی نتایج مدل از داده­های جمع­آوری شده در سال زراعی 87-1386 مزرعه ARC1-18واقع در اراضی تحقیقاتی مرکز تحقیقات نیشکر (واحد توسعه کشت نیشکر و صنایع جانبی امیرکبیر، استان خوزستان) استفاده گردید. این اطلاعات شامل داده های هواشناسی و خاک، دبی خروجی زهکش­ها، شوری آب آبیاری، شوری آب درون پیزومترها و شوری زهاب بودند. پس از تجزیه و تحلیل آماری و محاسبه ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و خطای استاندارد (SE)، میزان برازش میان مقادیر واقعی و شبیه­سازی شده شوری زهاب خروجی، شوری آب زیرزمینی، نوسانات سطح ایستابی و دبی خروجی زهکش بررسی شد. از این نظر، شاخص آماری RMSEبرای شوری زهاب خروجی 76/4 دسی­زیمنس بر متر، شوری آب زیرزمینی 82/0 دسی­زیمنس بر متر، تراز سطح ایستابی 2/21 سانتی­متر و دبی خروجی زهکش 2/1 لیتر بر ثانیه برآورد گردید که دقت نسبتاً خوبی را نسبت به شرایط واقعی نشان می­داد. بر پایه نتایج، مدل حاضر می تواند  نوسانات سطح ایستابی، دبی زهاب خروجی از لوله­های زهکش و شوری آن را در خوزستان (با سطح ایستابی کم عمق و شور) شبیه­سازی کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of DRAINMOD-S in Simulating Drainage Water Salinity of Subsurface Drains

نویسندگان [English]

  • Hamed Nozari 1
  • Azin Poursadri 1
  • Saeed Azadi 1
  • abdolmajid liaghat 2
1 Dept. of Water science engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Professor, Irrigation and Reclamation Engineering Department, University of Tehran, Karaj.
چکیده [English]

After installing subsurface drainage system, quality of drainage water in saline lands continuously changes, starting from the beginning of irrigation and drainage network operation, until reaching a more or less equilibrium state. Reaching a state of equilibrium in areas with saline groundwater may take several years. In this regard, field experiments are useful but they also have significant limitations. As an alternative, simulation models are among the methods that greatly eliminate these limitations. Therefore, in this research, the performance of DRAINMOD-S model was evaluated in simulation of drainage volume, drainage water salinity, and water table fluctuations. To validate the results of the model, data collected in the 2007-2008 cropping year from ARC18-18 farm was used in the research site of Sugarcane Research Center (Amir Kabir Agro Industrial Development Unit of Sugarcane Development Company, Khuzestan Province). This information included meteorological and soil data, drainage outflow, irrigation water salinity, water salinity within piezometers, and drainage water salinity. After statistical analysis and calculating the root mean square error (RMSE) and standard error (SE), the fits between the measured and simulated values of drainage water salinity, groundwater salinity, water table fluctuations and drainage discharge were investigated. The RMSE statistical index was 4.76 dS /m for drainage water salinity, 0.82 dS/m for groundwater salinity, 21.2 cm for groundwater surface and 2.1 L/s for the drain discharge, which indicated a fairly good accuracy compared with actual conditions. The results showed that the model was capable of simulating the water level fluctuations, drainage outflow and its salinity in Khuzestan region with saline and shallow groundwater table.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater salinity
  • Water table
  • Drainage water quality
  • Khuzestan

مراجع

  1. ابراهیمیان، ح.، و ع. م. لیاقت. ۱۳۸۶. ارزیابی مدل DRAINMOD در شبیه سازی سطح ایستابی و شدت تخلیه زهکش زیرزمینی (مطالعه موردی: شبکه زه کشی شرکت ران بهشهر). مجله پژوهش آب ایران. جلد 1، شماره 1، 67-71.
  2. حسن­پور، ب.، م. پارسی­نژاد، ف. سلحشور دلیوند و ه. کوثری. 1389. برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی شالیزاری با استفاده از مدل DRAINMOD (مطالعه موردی: رشت). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 4، جلد 2، 167-174.
  3. درزی نفت­چالی، ع.، س. م. میرلطیفی، ع. شاهنظری، ف. اجلالی و م. ح. مهدیان. 1394. ارزیابی مدل DRAINMOD برای پیش­بینی عمق سطح ایستابی و دبی زهکش در اراضی شالیزاری مجهز به زهکش زیرزمینی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 4، جلد 9، 583-593.
  4. شکیبا، م.، ع. م. لیاقت و ف. میرزایی. 1392. بررسی اثر عمق سطح ایستابی و دبی آب آبیاری بر عمق اختلاط و کیفیت زهاب زیرزمینی خروجی از مدل آزمایشگاهی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 2، جلد 7، 122-132.
  5. قنبریان علویجه، م. 1390. ارزیابی تداخل آب آبیاری و زیرزمینی و تاثیر آن روی شوری آب خروجی از زهکش­ها با استفاده از نرم­افزار DRAINMOD 6. پایان نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز.
  6. نظری، ب.، ع. م. لیاقت، م. پارسی­نژاد و ع. ع. ناصری. 1387. بهینه­سازی عمق نصب زهکش­های زیرزمینی با ملاحظات اقتصادی و زیست­محیطی. پنجمین کارگاه فنی زهکشی و محیط زیست. کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.
  7. نوذری، ح.، ع. زالی و س. آزادی. 1395. بررسی آزمایشگاهی تغییرات شوری زهاب در فواصل و اعماق مختلف زهکش در حضور آب زیرزمینی شور. نشریه دانش آب و خاک. جلد 26 ، شماره 2/2، 139-150.
  8. یاری، ع.، ع. درزی، م. موسوی و ر. یاری. 1387. کاربرد مدل DRAINMOD در طراحی و پایش سیستم های زهکشی اراضی فاریاب (مطالعه موردی: اراضی کشت و صنعت واحد غزالی خوزستان). دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز.
  9. یوسف زاده، م. ۱۳۹۱. شبیه­سازی تاثیر مدیریت آبیاری بر تغییرات شوری خاک در شبکه زهکشی زیرزمینی دشت زنگنه با استفاده از مدل DRAINMOD. اولین همایش ملی کشاورزی در شرایط محیطی دشوار، رامهرمز. دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامهرمز.
    1. Borin, M., F. Morari, G. Bonaiti, M. Paasch, and R.W. Skaggs. 2000. Analysis of DRAINMOD performances with different detail of soil input data in the Veneto region of Italy. Agricultural Water Management. 42(3):259-272.
    2. Ghumman, A.R., Y.M. Ghazaw, and H.N. Hashmi. 2012. Environmental and socio-economic impacts of pipe drainage in Pakistan. Environmental Monitoring and Assessment. 184:1671–1681.
    3. Ghumman, A.R., Y.M. Ghazaw, M.F. Niazi, and H.N. Hashmi. 2011. Impact assessment of subsurface drainage on waterlogged and saline lands. Environmental Monitoring and Assessment. 172:189–197.
    4. Gupta, G.P., S.O. Prasher, S.T. Chieng, and I.N. Mathur. 1993. Application of DRAINMOD under semi-arid conditions. Agricultural Water Management. 42:63-80.
    5. Jury, W.A., A. Tuli, and J. Letey. 2003. Effect of travel time on management of a sequential Reuse Drainage Operation. Soil Science Society of America. J. 67:1122-1126.
    6. Kale, S. 2011. Field-evaluation of DRAINMOD-S for predicting soil and drainage water salinity under semi-arid conditions in Turkey. Spanish Journal of Agricultural Research. 9(4):1142-1155.
    7. Kandil, M.H. 1992. DRAINMOD-S: A Water Management Model for Irrigated Arid lands. Ph.D Thesis, North Carolina State University, Raleigh.
    8. Maurizio, B., F. Moraria, G. Bonaitia, M. Paaschb, and R. Skaggs. 2000. Analysis of DRAINMOD performances with different detail of soil input data in the Veneto region of Italy. Agricultural Water Management. 42:259-272.
    9. Mostafazadeh-fard, B., H. Mansouri, S.F. Mousavi, and M. Feyzi. 2009. Effects of different levels of irrigation water salinity and leaching on yield and yield components of wheat in an arid region. Irrigation and Drainage Engineering. 10.1061/(ASCE)0733-9437(2009)135:1(32):32–38.
    10. Nozari, H., and S. Azadi. 2017. Experimental evaluation of artificial neural network for predicting drainage water and groundwater salinity at various drain depths and spacing. Neural Computing and Applications. 10.1007/s00521-017-3155-9.
    11. Nozari, H., S. Azadi, and A. Zali. 2017. Experimental study of the temporal variation of drain water salinity at different drain depths and spacing in the presence of saline groundwater. Sustainable Water Resources Management. 10.1007/s40899-017-0182-8.
    12. Nozari, H., M. Heydari, and S. Azadi. 2014. Simulation of a right Abshar irrigation network and its cropping pattern using a system dynamics approach. Irrigation and Drainage Engineering. 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000777.
    13. Nozari, H., and A. Liaghat. 2014. Simulation of drainage water quantity and quality using system dynamics. Irrigation and Drainage Engineering. 140(11), 05014007.
    14. Shao, X.H., M.M. Hou, L.H. Chen, T.T. Chang, and W.N. Wang. 2012. Evaluation of subsurface drainage design based on projection pursuit. Energy Procedia. 16:747–752.
    15. Singh, R., M.J. Helmers, and Q.I. Zhiming. 2006. Calibration and validation of DRAINMOD to design subsurface drainage systems for Iowa’s tile landscapes. Agricultural Water Management. 85:221–232.
    16. Skaggs, R.W. 1980. Drainmod reference report. Method for design and evaluation of drainage water management systems for soils with high water tables. USDA-SCS, 329 PP.
    17. Tekin, Z. 2002. Hydraulic conductivity evaluation for a drainage simulation model (DRAINMOD). Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 26:37-45.
    18. Wahba, M.A.S., and E.W. Christen. 2006. Modeling subsurface drainage for salt load management in southeastern Australia. Irrigation and Drainage System. 20:267–282.
    19. Wahba, M.A.S., M. El-Ganainny, M.S. Abdel-Dayem, H. Kandil, and A. Gobran. 2002. Evaluation of DRAINMOD-S for simulating water table management under semi-arid conditions. Journal of Irrigation and Drainage. 51:213-216.
    20. Wang, X., C.T. Mosley, J.R. Frankenberger, and E.J. Kladivko. 2006. Subsurface drain flow and crop yield predictions for different drain spacings using DRAINMOD. Agricultural Water Management. 79:113–136.
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 32، شماره 3
مهر 1397
صفحه 459-471

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار