شبیه سازی توزیع رطوبت خاک اطراف قطره چکان در آبیاری قطره ای پالسی و پیوسته به روش آنالیز ابعادی

Abstract

سابقه و هدف: در دهه‌های اخیر آبیاری قطره‌ای به جهت کاهش آب کاربردی، افزایش در عملکرد گیاه و توزیع بهتر کود مورد توجه قرارگرفته است. کاهش آب کاربردی به این دلیل است که در آبیاری قطره‌ای به‌جای همه سطح زمین فقط خاک محدوده ریشه گیاه مرطوب می‌شود. آبیاری پالسی مجموعه‌ای از چرخه‌ها است که هر کدام از چرخه‌ها از یک فاز آبیاری و یک فاز استراحت تشکیل می‌شود (12). کاربرد متناوب آب در آبیاری قطره‌ای باعث می‌شود که جبهه پیشروی با آب کمتری نسبت به جریان مداوم تکمیل گردد. آبیاری قطره‌ای پالسی با مدیریت خوب، پتانسیل زیادی در بهبود توزیع یکنواختی آب در خاک و در نهایت افزایش جذب به وسیله ریشه گیاه را به صورت توامان به همراه دارد.<br /> مواد و روش‌ها: در این تحقیق از یک مدل فیزیکی برای شبیه سازی حالت آبیاری قطره‌ای در مزرعه استفاده شد. سه تیمار بافت خاک سنگین، متوسط و سبک، دو تیمار دبی قطره‌چکان 4/2 و 8 لیتر بر ساعت (به ترتیب Q1 و Q2) و دو روش آبیاری قطره‌ای پالسی و پیوسته بکار گرفته شد. در ادامه با استفاده از یکی از روش های مطرح در شبیه سازی حرکت آب در خاک، یعنی آنالیز ابعادی و با استفاده از قضیه π باکینگهام و به‌دست آوردن تعدادی اعداد بی بعد و ارتباط بین اعداد بی بعد یک سری معادلاتی حاصل می‌شود که این معادلات امکان برآورد توزیع رطوبت و الگوی جبهه پیشروی و چگونگی توزیع آنها در محدوده مرطوب شده خاک را فراهم می‌کنند. در آخر هم به منظور مقایسه مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده از شاخص‌های آماری حداکثر خطا (ME) و میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) استفاده گردید.<br /> یافته‌ها: نتایج نشان داد مؤلفه افقی رطوبت در دبی 4/2 لیتر بر ساعت در حالت پالسی برای خاک‌های رسی، لومی و شنی به ترتیب 33، 30 و 5/20 می‌باشد که بیشتر از توزیع افقی رطوبت در حالت پیوسته ( به ترتیب 28، 26 و 6/18) است. مؤلفه عمودی رطوبت در دبی 4/2 لیتر بر ساعت در حالت پالسی (به ترتیب برای رس، لوم و شن 2/21، 27 و 50) برای همه خاک‌ها بیشتر از حالت پیوسته ( به ترتیب 19، 22 و 43) است. با مقایسه توزیع رطوبت در جهت افقی نشان می‌دهد که مؤلفه افقی خاک مرطوب شده هم برای پالسی و هم برای پیوسته در دبی 8 لیتر بیشتر از دبی 4/2 لیتر است. افزایش مؤلفه‌های افقی و عمودی رطوبت در آبیاری پالسی را می‌توان این‌طور استدلال کرد که کاربرد متناوب آب در آبیاری قطره‌ای باعث می‌شود که جبهه پیشروی با آب کمتری نسبت به جریان مداوم تکمیل گردد همچنین با استفاده از روش آنالیز ابعادی معادلاتی برای شبیه سازی توزیع رطوبت در اطراف قطره‌چکان برای دو حالت آبیاری پالسی و پیوسته به دست آمد. <br /> نتیجه گیری: با ارزیابی توسط شاخص‌های آماری مشخص شد که عملکرد معادله‌های پیشنهادی در سطح مطلوب قرار داشته و نتایج آن‌ها از اعتبار قابل ملاحظه‌ای برخوردار می‌باشند.