استخراج روابط تخمین سرعت پیشروی جبهه حرکت آب در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی با کمک آنالیز ابعادی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج

3 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج

4 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران

چکیده

یکی از پارامترهای مهم در طراحی و برنامه‌ریزی سیستم­های آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی که تأثیر قابل توجهی در عملکرد بهینه سیستم و افزایش کارایی مصرف آب دارد، تخمین سرعت پیشروی جبهه حرکت آب در خاک می‌باشد. در این مطالعه، به کمک قضیه π باکینگهام و با استفاده از آنالیز ابعادی، روابطی به منظور تخمین سرعت پیشروی جبهه حرکت آب در سه جهت افقی، عمودی(رو به پائین) و عمودی (رو به بالا) ارائه گردید.آزمایش‌ها در یک مدل پلکسی‌گلاس شفاف با ابعاد m5/0×m22/1×m3 و برروی سه نوع بافت (متوسط، سنگین و سبک) به انجام رسید. قطره­چکان‌ها در چهار عمق صفر (سطحی)، cm15 (H1)، cm30 (H2) و cm45 (H3) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این تحقیق تیمارهای دبی­ قطره­چکان‌ها با مقادیر 4/2 (Q1)، 4 (Q2) و 6 (Q3) لیتر در ساعت اعمال گردید و زمان آبیاری 6 ساعت در نظر گرفته شدند. نتایج مقایسه بین مقادیر شبیه­سازی شده و اندازه­گیری‌شده نشان دادند که این مدل‌ها با دقت بالایی سرعت پیشروی جبهه حرکت آب در خاک را در جهات مختلف پیش­بینی می­کنند. متوسط مقادیر شاخص خطای استاندارد (SE) در تمامی عمق‌ها و تمامی جهات (افقی و عمودی) برای بافت‌های رسی، لومی و شنی به ترتیب برابر با 18/0، 21/0 و 23/0 برآورد گردید که نشان از برتری نسبی معادلات در شبیه‌سازی سرعت حرکت جبهة رطوبتی در خاک‌های رسی می‌باشد. همچنین، متوسط مقادیر این شاخص در عمق‌های مختلف (به ترتیب، 28/0، 20/0، 23/0 و 15/0) نشان از افزایش نسبی دقت معادلات همزمان با افزایش عمق می‌باشد. استفاده از این معادلات در طراحی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی می‌تواند به بهبود عملکرد سیستم‌ها منجر گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Developing Equations to Estimate the Advance Velocity of the Wetting Front in Surface and Subsurface Drip Irrigation Systems by Dimensional Analysis

نویسندگان [English]

  • B Karimi 1
  • T Sohrabi 2
  • F Mirzaei 3
  • B Ababaei 4
چکیده [English]

One of the most important parameters in designing surface and subsurface drip irrigation systems is the advance velocity of the wetting (moisture) front in soil, which enormously affects the performance of these systems. In this study, experiments were carried out in a transparent plexy-glass tank (0.5m*1.22m*3m) using three different soil textures (fine, heavy and medium). The drippers were installed at 4 different soil depths (surface, 15cm, 30cm and 45cm). The emitter outflows were considered 2.4, 4 and 6 lit/hr with irrigation duration of 6 hr. Then, using the-π theorem of Buckingham and Dimensional Analysis, equations were developed to estimate the advance velocity of the wetting front (horizontal, downward and upward). The results of the comparisons between the simulated and measured values showed that these equations were very capable of predicting the advance velocity of the wetting front in different directions. The average Standard Error (SE) values at all depths and in all directions (horizontal and vertical) for clay, loam and sandy soil textures were estimated as 0.18, 0.21 and 0.23, respectively which were the evidence for the relative superiority of the developed equations in clay soil texture. Also, the average SE values at all depths and in all soil textures (0.28, 0.20, 0.23 and 0.15, respectively) showed the increase of equation accuracy with the increase of soil depth. Using these equations in designing surface and subsurface drip irrigation systems could improve system performance

کلیدواژه‌ها [English]

  • Advance velocity
  • Drip Irrigation
  • Irrigation management
  • Moisture distribution pattern
  • Moisture front