بسط معادلاتی برای برآورد الگوی سطح خیس شده در سامانه‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیر سطحی به روش تحلیل ابعادی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان

2 استاد دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج

3 و استاد دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج

چکیده

          از پارامترهای مهم در طراحی سامانه­های آبیاری قطره­ای سطحی و زیر سطحی در نظر گرفتن الگوی سطح خیس شده خاک بالا و پائین قطره­چکان می­باشد. در این مطالعه، به­کمک قضیه π باکینگهام و با استفاده از تحلیل ابعادی، روابطی به­منظور تخمین سطح خیس شده جبهه حرکت آب در خاک بالا و پائین موقعیت نصب قطره­چکان ارائه گردید. آزمایش­ها در یک مدل فیزیکی پلکسی گلاس شفاف با ابعاد  (3m×1.22m×0.5m) به انجام رسید. در این تحقیق از سه نوع بافت (بافت متوسط، سنگین و سبک) مجزا استفاده گردید. در این تحقیق قطره­چکان­ها در چهار عمق نصب (عمق­های صفر (سطحی)، 15 (H1)، 30 (H2) و 45 (H3)سانتی­متری) مورد ارزیابی قرار گرفتند و همچنین دبی­های قطره­چکان­ها با زمان آبیاری 6 ساعت و با مقادیر 4/2 (Q1)، 4 (Q2)، 6 (Q3)،  لیتر بر ساعت اعمال گردید. در این تحقیق به­کمک قضیه π باکینگهام و با استفاده از تحلیل ابعادی روابطی به منظور تخمین سطح خیس شده بالا و پائین قطره­چکان­ها در سامانه­های آبیاری قطره­ای سطحی و زیر سطحی ارائه گردید. نتایج ارزیابی بین مقادیر شبیه­سازی شده و اندازه­گیری شده (با ضریب همبستگی بیش از 90 درصد) نشان داد که این مدل­ها با دقت بالایی سطح خیس شده را پیش­بینی می­کنند. متوسط مقادیر شاخص میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) در تخمین سطح خیس شده پائین (در تمامی عمق‌ها) و برای بافت‌های رسی، لومی و شنی به­ترتیب برابر با 015/0، 019/0 و 033/0 برآورد گردید که نشان از برتری نسبی معادلات در شبیه‌سازی سطح خیس شده جبهة رطوبتی در خاک‌های رسی می‌باشد. همچنین، متوسط مقادیر این شاخص در سطح خیس شده بالا برای بافت­های مورد بررسی  (به ترتیب، 02/0، 034/0 و 053/0) نشان­دهنده دقت معادلات می‌باشد. در نظر گرفتن این روابط در طراحی سامانه­های آبیاری قطره­ای سطحی و زیر سطحی می­تواند باعث بهبود عملکرد این سامانه­ها گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Developing Equations to Estimate Wetted Area Pattern for Surface and Subsurface Drip Irrigation Systems by Dimensional Analysis

نویسندگان [English]

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

One of the most important parameters in designing surface and subsurface drip irrigation systems is considering up and down soil wetting area of emitters. In this study, by means of Buckingham π theorem and using dimensional analysis, some equations were developed in order to estimate up and down soil wetted area of emitters. The experiments were carried out in a transparent plexiglass 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, 15 , 30  and 45cm). The emitter outflows were considered 2.4, 4 and 6 Lhr-1 with irrigation duration of 6hr. Then, using the-p theorem of Buckingham and dimensional analysis, equations were developed to estimate the up and down soil wetting area of emitters. The results of the comparisons between the simulated and measured values (evaluated correlation coefficient more than 90%) showed that these equations were very capable of  predicting the soil wetting area. The average values of Root Mean Square Error (RMSE) for down wetted area (all depths) for the clay, loam and sandy soil textures were estimated as 0.015, 0.019 and 0.033, respectively which showed the relative superiority of the developed equations in the clay soil texture. Also, the average RMSE values for  up wetted area in the same soil textures (0.02, 0.034 and 0.053, respectively) confirmed the equations accuracy. Considering these equations in designing surface and subsurface drip irrigation systems can improve these systems performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dimensional analysis
  • Irrigation management
  • Simulation of wetting area
  • Surface and subsurface drip irrigation