شبیه‌سازی پروفیل رطوبتی خاک در سیستم آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی با استفاده از مدل HYDRUS-2D

Abstract

سیستم آبیاری قطره‌ای یکی از موثرترین راهکارها برای افزایش بهره‌وری و استفاده بهینه از منابع آب موجود می‌باشد. درک توانایی‌های کامل روش‌های آبیاری قطره‌ای نیازمند بهینه‌سازی پارامترهای در دسترس می‌باشد. مهمترین این پارامترها شامل دور، شدت و زمان آبیاری می‌باشند. در آبیاری زیر سطحی نیز با حذف تبخیر از سطح خاک مقدار مصرف آب کاهش می‌یابد. در این راستا مدل‌های عددی با صرفه جویی در زمان و هزینه به منظور مطالعه کارکرد سیستم‌های آبیاری و بهینه‌سازی پارامتر‌های مدیریتی مورد استفاده قرار می-گیرند. در طراحی آبیاری قطره‌ای سطحی و زیر سطحی، شکل و ابعاد پیاز رطوبتی عامل اصلی در استقرار محل قطره‌چکان‌ها است بدین منظور از مدل های مختلف با داشتن مشخصات هیدرولیکی خاک، دبی و زمان کارکرد جهت تخمین دقیق پیاز رطوبتی استفاده می‌شود. هدف از این پژوهش اندازه گیری پروفیل رطوبتی خاک در آبیاری قطره‌ای سطحی و زیر سطحی و مقایسه نتایج شبیه سازی با استفاده از نرافزار HYDRUS-2D بود. در این پژوهش، آزمایش‌ها جهت بررسی پروفیل رطوبتی خاک، تحت روش‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ارومیه اجرا گردید. اندازه‌گیری‌ها با نصب لوله‌های T-Tape در فواصل یک متر از هم و اعمال دبی 4 لیتر درساعت به صورت سطحی و زیر سطحی انجام گرفت. در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی لوله‌ها در عمق 2/0 متری نصب شد. اندازه‌گیری رطوبت درهر دو سیستم آبیاری با استفاده از رطوبت سنج WET انجام شد. اندازه‌گیری رطوبت به صورت دو بعدی در عمق و شعاع مشخص و در فواصل زمانی 10 دقیقه ثبت شد. در این پژوهش شبیه‌سازی مدل HYDRUS-2D با نتایج اندازه‌گیری مقایسه شد. نتایج حاصل از شبیه سازی پروفیل رطوبتی خاک با استفاده از مدل HYDRUS-2D هماهنگی قابل قبولی با داده‌های مشاهداتی داشت (RMSE بین 01/0 تا 14/0). بر اساس نتایج تغییرات داده‌های اندازه‌گیری شده نسبت به داده‌های شبیه‌سازی شده (R2 ) در آبیاری قطره‌ای سطحی و زیر‌سطحی در زمان کاربرد 24 ساعت به ترتیب برابر 811/0 و برابر 906/0 می‌باشد. در این پژوهش از مدل شبکه عصبی ROSETTA جهت تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک استفاده شد. با استفاده از سه تابع تخمین موجود در مدل، پارامترهای هیدرولیکی در ROSETTA ارزیابی شد. براساس مقادیر خطای بدست آمده مشاهده ‌شد که اختلاف میزان خطا در دو مدل Full ROSETTA و ROSETTA Lite ناچیز بوده و تنها در بعضی از عمق‌ها مقدار خطای مدل Full ROSETTA کمتر از مدل ROSETTA Lite بوده است. در حالت کلی بر اساس نتایج می‌توان گفت داده‌های اندازه‌گیری تطابق خوبی با نتایج Full ROSETTA دارد. نتایج نشان داد که می توان از نرم افزار HYDRUS در طراحی آبیاری قطره ای استفاده کرد.