شبیه‌سازی حرکت آب و نمک در خاک با استفاده از نرم‌افزار HYDRUS-1D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل

چکیده

در این تحقیق از نرم­افزار HYDRUS-1D برای شبیه­سازی انتقال آب و نمک در پروفیل خاک استفاده شده است. آزمایش­های مزرعه­ای در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با 4 تیمار و در 5 تکرار در مزرعه پردیس دانشگاه زابل انجام گرفت. تیمارها  شامل 10 نوبت آبشویی با مقدار 100 میلی‌متر آب آبیاری در هر نوبت و با فواصل زمانی 3 روزه (T1)، 7 نوبت آبشویی با مقدار 150 میلی‌متر آب و با فواصل زمانی 4 روزه (T2)، 5 نوبت آبشویی با مقدار 200 میلی‌متر آب و با فواصل زمانی 6 روزه (T3) و 4 نوبت آبشویی با مقدار 250 میلی‌متر آب و با فواصل زمانی 7 روزه (T4) بودند. اندازه­گیری رطوبت و نمک خاک شامل ECe، pH، TDS، Na، K، Ca و Mg از عمق­های 20-0، 40-20، 60-40، 80-60 و 100-80 سانتی­متری خاک هر هفت روز یک بار در هر تیمار انجام شد. مقایسه میانگین اختلاف ویژگی­های مورد مطالعه در کل پروفیل خاک قبل و بعد از آبشویی نشان داد که تیمار T1 بیشترین مقدار آبشویی TDS، ECe، Na، K، Ca و Mg را داشته است. با اینحال اختلاف بین تیمارها برای Ca از نظر آماری (05/0p ≤) معنی­دار نبود. تیمار T1 با T4 در مقادیر ECe، TDS، Na و Mg و با تیمار T3 در مقادیر K و Mg اختلاف معنی­دار (05/0p ≤) داشت. نتایج ترسیمی نشان داد که نرم­افزار HYDRUS-1D بیشترین دقت در شبیه سازی ECe، TDS و Ca را در عمق 40 سانتی متری داشته است. شبیه­سازی Na در عمق 20 سانتی­متری و Mg و K در عمق 80 سانتی­متری، بیشترین دقت را دارا بود. از طرفی دقت شبیه­سازی رطوبت خاک در عمق 40 سانتی­متری بیشتر از سایر عمق­ها بود. در همه تیمارها و صفات اندازه­گیری شده، مقدار R2 بین 72/0 تا 88/0، مقدار RMSE تقریباً برابر با انحراف معیار داده­ها و مقدار EF بین 52/0 تا 97/0 به­دست آمد که نشان می­دهد نرم­افزار HYDRUS-1D از توانایی خوبی برای شبیه­سازی حرکت آب و نمک در خاک و تخمین پروفیل رطوبت و شوری برخوردار است. بنابراین می­توان در آینده از این نرم­افزار برای مدیریت بهتر آبیاری و آبشویی نمک خاک­های شور در سطح منطقه بهره جست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Water and Salt Transport in Soil Using the HYDRUS-1D Software

نویسندگان [English]

  • E Mohammadi 1
  • M Delbari 2
چکیده [English]

In this study the HYDRUS-1D software has been applied to simulate water and salt transport through the soil profiles. Field experiments were performed as a randomized complete blocks design in Zabol University campus. Four leaching treatments with five replications were conducted within the blocks. The treatments included 10 irrigations with 100 mm water every 3 days (T1), 7 irrigations with 150 mm water every 7 days (T2), 5 irrigations with 200 mm water every 6 days (T3) and 4 irrigations with 250 mm water every 4 days (T4). For each treatment, soil samples were taken from five depth intervals 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm and their water contents and soil chemical properties (ECe, pH, TDS, and Na, K, Ca and Mg) were measured every 7 days. Comparing the mean values of the differences between the studied soil properties amounts before and after leaching over the whole soil profile for different treatments showed that T1 had the highest leaching of TDS, ECe, Na, K, Ca and Mg. However, the differences between the treatments were not statistically significant (p≤0.05) for Ca. T1 was statistically (p≤0.05) different from T4 for TDS, ECe, Na, and Mg values and from T3 for K and Mg values. The graphical results showed that the HYDRUS-1D had the highest accuracy in simulating TDS, ECe and Ca in depth of 40 cm. The highest simulation accuracy resulted for Na in soil depth of 20 cm and for Mg, and K in the depth of 80 cm. The highest simulation accuracy of SWC was seen for the depth of 40 cm. For all treatments and properties, the values of R2 ranged from 0.72 to 0.88, the RMES values were almost equal to the data standard deviations and the EF values ranged from 0.52 to 0.97, which indicated that the HYDRUS-1D software had a good ability to appropriately simulate water and salt transport in soil and predict water content and ECe profiles, satisfactorily. Therefore, it should be used for better management of irrigation and leaching of saline soils over the region in the future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrus-1D
  • Moisture
  • Salt concentration
  • Simulation