بررسی دقت روش‌های غیر نقطه‌ای اندازه‌گیری نفوذ در طراحی سامانه آبیاری جویچه‌ای

Abstract

سابقه و هدف: نفوذ حساس‌ترین و غالباً مشکل‌ترین پارامتر برای ارزیابی در سیستم آبیاری سطحی است به خصوص این که خصوصیات نفوذ نسبت به زمان و مکان متغیر می‌باشد. به طور کلی تعداد نسبتاً زیادی اندازه‌گیری مزرعه‌ای نفوذ لازم است تا متوسط شرایط مزرعه را نشان دهد. هدف از این پژوهش دقت روش‌های غیر نقطه‌ای، استخراج معادلات نفوذ تجمعی نمونه و اصلاح شده با فرایند آبیاری، در شبیه‌سازی سامانه آبیاری جویچه‌ای انتها بسته می‌باشد. برای انجام شبیه‌سازی از مدل اینرسی صفر در نرم افزار WS و مدل های اینرسی صفر و هیدرودینامیک در نرم افزار SM استفاده شده است.<br /> مواد و روش‌ها: این تحقیق در دو مزرعه از مزارع شرکت کشت و صنت نیشکر هفت‌تپه به نام‌های 1C201 و E201 که در آنها نیشکر در کف جویچه‌ها کشت شده بود، انجام شد. در هر کدام از مزارع 7 جویچه متوالی انتخاب شد. جویچه‌های زوج، آزمایشی و جویچه‌های فرد، نقش حایل را داشتند. متوسط طول جویچه‌ها در مزرعه 1C201، 268 متر و در مزرعه E201، 165 متر بود. در هر دو مزرعه شیب طولی جویچه‌های آزمایشی اندازه‌گیری و 001/0 (متر در متر) به دست آمد و عرض جویچه‌ها 5/1 متر و به روش انتها بسته آبیاری می‌شدند. به منظور تهیه آمار پیشروی و پسروی، طول جویچه‌ها به فواصل 20 متری ایستگاه‌گذاری شدند. در هر دو مزرعه 3 آبیاری متوالی ارزیابی شد. برای اندازه‌گیری دبی ورودی به جویچه‌های آزمایشی از WSC فلوم نوع 3 استفاده شد. معادلات نفوذ تجمعی نمونه کاستیاکوف لوئیس به روش ورودی – خروجی برای هر دو مزرعه به دست آمد. همچنین با استفاده از داده‌های پیشروی و پسروی و همچنین حجم آب ورودی و نفوذی در جویچه‌ها، معادلات نفوذ تجمعی نمونه اصلاح و معادلات نفوذ تجمعی اصلاح شده برای هر کدام از جویچه‌ها به تفکیک به دست آمد. سپس مقادیر پیشروی برای هر کدام از آبیاری‌های دو مزرعه، با استفاده از معادلات نفوذ تجمعی نمونه و اصلاح شده و مدل‌های هیدرودینامیک و اینرسی صفر دو نرم افزار WinSRFR و SIRMOD شبیه سازی شدند.<br /> یافته‌ها: نتایج این تحقیق نشان داد که اعمال میزان دبی آزمایشات نفوذ در نرم‌افزار SM، فرایند شبیه‌سازی را به صورت قابل‌توجهی بهبود می‌دهد. همچنین مقایسه نتایج مدل‌های اینرسی صفر و هیدرودینامیک نرم‌افزار مذکور نشان داد که نتایج این مدل‌ها در شبیه‌سازی فرایند آبیاری جویچه‌ای انتها بسته با کشت نیشکر در کف جوبچه، مشابه بوده و اختلاف ناچیزی با هم دارند. ارزیابی نتایج شبیه‌سازی دو نرم‌افزار SM و WS در تحقیق حاضر نشان داد که در صورت استفاده از معادلات نفوذ تجمعی نمونه، دقت نرم‌افزارها در شبیه‌سازی فرایند پیشروی، در مزرعه 1C201 در درجات خوب و متوسط و در مزرعه E201 در رتبه ضعیف قرار داشت. با اصلاح معادلات نفوذ و استفاده از آنها در نرم‌افزارهای مذکور، میزان دقت شبیه‌سازی در مزرعه اول به رتبه عالی و در مزرعه دوم به درجات خوب و متوسط ارتقا یافت به‌طوری که این میزان بهبود بر اساس متوسط شاخص خطای مطلق نسبی در مزرعه 1C201، 63 درصد و در مزرعه E201 بیش از 56 درصد می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد که نرم افزار SM در شبیه سازی آبیاری‌های هر دو مزرعه، با درصد میانگین مربعات خطای کمتر و درصد میانگین خطای مطلق کمتر عملکرد بهتری داشته است و هر دو نرم افزار مدت زمان‌های پیشروی محاسباتی را بیش از مقدار واقعی آنها پیش‌بینی کرده‌اند.<br /> نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که اگر در طراحی، شبیه‌سازی و ارزیابی سامانه‌های آبیاری جویچه‌ای انتها بسته، از معادلات نفوذ اصلاح‌شده به جای معادلات نفوذ نمونه استفاده شود، دقت نتایج به صورت قابل توجهی افزایش داشته، که در نهایت باعث بهبود و افزایش شاخص‌های هیدرولیکی سامانه‌های آبیاری خواهد شد.