تخمین بهرهوری آب کشاورزی به‌کمک فناوری سنجش از دور (مطالعه موردی: شبکه آبیاری دشت قزوین)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانشجوی سابق کارشناس ارشد آبیاری و زهکشی، بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

2 2- دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

3 3- استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

امروزه کاربرد داده­های سنجش از دور در منابع آب، به­ویژه در مدیریت آبیاری به­طور گسترده‍ای مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این تحقیق، امکان یابی کاربرد مدل توازن انرژی به­منظور تخمین تبخیر- تعرق و ارزیابی بهره‍وری آب کشاورزی با استفاده از داده­های ماهواره­ای در منطقه­ وسیعی از شبکه­ آبیاری دشت قزوین مورد بررسی قرار گرفت. لذا، از الگوریتم بیلان انرژی سطح (SEBAL) برای محاسبه‍ تبخیر- تعرق استفاده گردید. الگوریتم SEBAL از قابلیت بازتاب‍پذیر­ی خورشید که توسط سنجنده­های ماهواره­ای دریافت می­شود، استفاده می‍کند و براساس باقی­مانده‍ معادله­ انرژی، تبخیر- تعرق واقعی را محاسبه می‍نماید. در مطالعه حاضر با استفاده از تصاویر گرفته شده از سنجنده ETM+ ماهواره‍ Landsat 7 برای شرایط اقلیم نیمه­خشک دشت قزوین و با استفاده از روش FAO-56، مقادیر تبخیر و تعرق برای سال 2001 اصلاح و تعدیل گردید. مقایسه نتایج تبخیر- تعرق سال 2010 توسط معادله‍ فائو پنمن- مانتیث با نتایج به­دست آمده از داده­های واقعی تصاویر Landsat 7 ETM+در سال 2010، حاکی از انطباق نتایج دو روش است. نتایج الگوریتم سنجش از دوری به­کار رفته نشان داد که مقادیر تبخیر- تعرق واقعی روزانه در محدوده 8/3 تا 7/6 میلی‍متر بر روز متغیر است. همچنین، میزان بهره‍وری آب در تولید ماده خشک به­ترتیب 92/0 و 22/1 کیلوگرم در مترمکعب برای داده­های زمینی و تصاویر Landsat 7 ETM+  به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Agricultural Water Productivity Using Remote Sensing Technology (Case Study: Qazvin Plain Irrigation Network)

نویسندگان [English]

  • F Khoshnavaz1 1
  • T Honar 2
  • P Daneshkar-Arasteh 3
چکیده [English]

Nowadays, application of remote sensing data in water resources, particularly in irrigation management has been widely acknowledged by researchers. In this research feasibility of the use of energy balance model for estimation of evapotranspiration and assessment of agricultural water productivity in a large irrigated area of the Qazvin plain irrigation network was studied, using satellite data. The SEBAL Energy balance algorithm was used to calculate evapotranspiration. SEBAL uses the reflectance capability of solar radiation that is received by satellite sensors and estimates the evapotranspiration from the residue of energy balance equation. In this study, moderate-spatial resolution of Landsat 7 ETM+ images for the semi-arid climate of the study area of Qazvin Plain were considered and the resulted evapotranspiration values were modified and adapted using the FAO-56 methodology for 2001. The results showed a good agreement between FAO Penman- Monteith data and the resulted actual ET values from Landsat 7 ETM+ images in 2010. Values of total daily evapotranspiration varied from 3.8 to 6.7 mm per day. Also, agricultural water productivity for dry biomass was estimated to be about 0.92 and 1.22 kg m-3 based on ground data and the resulted data from Landsat 7 ETM+ images, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural water productivity
  • evapotranspiration
  • Landsat
  • Qazvin Plain
  • remote sensing
امداد م­ر، 1387. انتخاب معادله نفوذ مناسب با استفاده از معادلات بیلان حجمی در آبیاری جویچه­ای. صفحه­های 558 تا 566، دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی. بهمن ماه، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز.
تقی­زاده ز، رضاوردی­نژاد و، ابراهیمیان ح و خان­محمدی ن، 1391. ارزیابی مزرعه­ای و تحلیل سیستم آبیاری سطحی با WinSRFR (مطالعه موردی آبیاری جویچه­ای). مجله آب و خاک مشهد، جلد 26، شماره 6، صفحه­های 1450 تا 1459.
سهرابی ت و پایدار ز، 1384. اصول طراحی سیستم­های آبیاری. انتشارات دانشگاه تهران.
سهرابی مشک آبادی ب، 1385. بررسی و مقایسه روش­های فائو و اس-سی-اس در طراحی آبیاری شیاری در ایستگاه تحقیقات کشاورزی تجرک همدان. صفحه­های 397 تا 410، همایش بررسی راهکارهای مقابله با بحران آب، دانشگاه زابل، زابل.
گلستانی س، شایان­نژاد م و طباطبایی ح، 1389. بررسی کاربرد روش هال اصلاح شده در مدل ترکیبی بیلان حجمی-اینرسی صفر برای آبیاری جویچه­ای. مجله پژوهش آب ایران، سال 4، شماره 6، صفحه­های 11تا18.
علیزاده ا، وظیفه­دوست م، کمالی غ، باستانی خ، مرتضوی ا، ایزدی ا، احمدیان طبسی ج و نوری ا­ح، 1381. AGWAT: بهینه­سازی الگوی مصرف آب کشاورزی. سازمان هواشناسی کشور، تهران.
میرزایی ع­ا و صدرالدینی ع­ا، 1389. ارزیابی روش FAO در طراحی سیستم آبیاری جویچه­ای. صفحه­های 477 تا 483، سومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز.
Alazba AA and Strelkoff T, 1994. Correct form of Hall technique for border irrigation advance. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE 120 (2): 292-307.
Bautista E, Clemmens J and Strelkoff TS, 2009a. Optimal and postirrigation volume balance infiltration parameter estimates for basin irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE 135(5): 579–587.
Bautista E, Clemmens AJ, Strelkoff TS and Niblack M, 2009b. Analysis of surface irrigation systems with WinSRFR-Example application. Agricultural Water Management 96: 1162-1169.
Chow VT, 1959. Open channel hydraulics. McGraw-Hill, New York.
Clemmens AJ and Dedrick AR, 1982. Limits for practical level basin design. Journal of Irrigation Drainage Division ASCE 108 (2): 127–141.
Criddle WD, Davis S, Pair CH and Shockley DG, 1956. Methods of evaluating irrigation system. Agricultural Handbook No. 82, SCS, USDA, Washington, D.C.
Eldeiry A, Garcia L, El-zaher AS and El-Sherbini Kiwan M, 2005. Furrow irrigation system design for clay soils in aird regions. Applied Engineering in Agriculture 21(3): 411-420.
Elliott RL and Walker WR, 1982. Field evaluation of furrow infiltration and advance function. American Society of Agricultural Engineers ASAE 25(2): 396-400.
Lai R and Pandya AC, 1977. Volume balance method for computing infiltration in surface irrigation. American Society of Agricultural Engineers ASAE 15(1): 67-72.
Luz PB and Heermann D, 2005. A statistical approach to estimating runoff in center pivot irrigation with crust conditions. Agricultural Water Management 72(1): 33–46.
Merriam JL, Keller J, 1978. Farm irrigation system evaluation: a guide for management. Agricultural and Irrigation Engineering Department, Utah State University, Logan, UT.
Mostafazadeh B, 1991. Determination of Kostiakov-Lewis infiltration function parameters using volume balance equation for a furrow irrigation field at Isfahan. Journal Agricultural Science and Technology 5(1): 101-112.
Santos FL, Reis JL, Martins OC, Castanheira NL and Serralheiro RP, 2003. Comparative assessment of infiltration, runoff and erosion of Sprinkler irrigated soils. Biosystem Engineering 86(3): 355–364.
Shepard J and Wallender W, 1993. One-point method for estimating furrow infiltration. Transactions of the ASAE 36(2): 395-404.
Strelkoff T and Katapodes ND, 1977. Border irrigation hydraulics with zero-inertia. Journal of Irrigation and Drainage Engineering Division ASCE 103(3):325-342.
Valiantzas JD, Aggelides S and Sassalou A, 2001. Furrow infiltration estimation from time to a single advance point. Agricultural Water Management 52(1):17-32.
Walker WR and Skogerboe GV, 1987. Surface irrigation theory and practice. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
Wike OC, 1968. A hydrodynamic study of flow in irrigation furrow. Tech. Rep. 13. Water Resources Institute, Texas A & M University, College Station, Texas.
WinSRFR 2.1 User Manual- DRAFT 2006 U.S. United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Arid-Land Agricultural Research Center, 21881 N. Cardon Lane, Maricopa, AZ 85239.