مروری بر انواع روش‌های مدل‌سازی توزیع رطوبت در خاک تحت سامانه آبیاری قطره‌ای

طراحی سیستم‌های آبیاری قطره‌ای شامل انتخاب ترکیب مناسبی از نرخ دبی قطره‌چکان و فاصله بین قطره‌‍‌چکان‌های آبیاری برای هر مجموعه معینی از خاک، گیاه و شرایط اقلیمی است. طراحی باید به گونه‌ای باشد که الگوی خیس‌شدگی و توزیع رطوبت اطراف قطره‌چکان آبیاری با الگوی رشد ریشه مطابقت داشته باشد. ماهیت چند بُعدی جریان آب در خاک، جذب ریشه گیاه و دور آبیاری کوتاه، باعث افزایش پیچیدگی مدل‌‌سازی دینامیک رطوبت خاک در سامانه آبیاری قطره‌ای می‌شود. اکثر پژوهشگران برای مدل‌سازی نفوذ از یک منبع آبیاری نقطه‌ای از روش‌های حل تحلیلی، نیمه‌تحلیلی و عددی معادله ریچاردز با شرایط مرزی معین برای طراحی، اجرا و مدیریت سامانه‌ آبیاری قطره‌ای به‌دلیل مزایایی که این روش‌ها نسبت به اندازه‌گیری‌های مستقیم دارند، استفاده می‌کنند. برخی پژوهشگران نیز مدل‌هایی را بر اساس معادله گرین-آمپت توسعه دادند و یا از مدل‌های تجربی (بر اساس روش‌های رگرسیونی و تحلیل ابعادی) و شبکه‌های عصبی مصنوعی برای توصیف نفوذ از یک منبع آبیاری نقطه‌ای یا خطی استفاده می‌کنند. در این مطالعه مروری به بررسی نحوه توزیع رطوبت در خاک تحت سامانه‌های آبیاری قطره-ای و ارائه روش‌های مختلف مدل‌سازی آن، مزایا و معایب این روش‌ها پرداخته شده است.

a review of modeling approaches for soil moisture distribution under drip irrigation systems

the design of drip irrigation systems involves selecting an appropriate combination of dripper flow rate and spacing between drippers for a specific set of soil, plant, and climatic conditions. the design should ensure that the wetting pattern and moisture distribution around the irrigation dripper aligns with the root growth pattern. the multidimensional nature of water flow in the soil, plant root absorption, and short irrigation cycles adds complexity to modeling soil moisture dynamics in drip irrigation systems. most researchers employ analytical, semi-analytical, and numerical methods to solve the richards equation with specified boundary conditions for modeling infiltration from a point irrigation source, as these methods offer advantages over direct measurements for the design, implementation, and management of drip irrigation systems. additionally, some researchers have developed models based on the green-ampt equation or utilized empirical models (employing regression methods and dimensional analysis) and artificial neural networks to describe infiltration from point or line irrigation sources. this review examines soil moisture distribution under drip irrigation systems, the various modeling approaches, and the advantages and disadvantages of these methods.