شبیه‌سازی عملکرد زهکش زیرزمینی ترانشه‌دار در مقیاس مدل فیزیکی اراضی شالی‌زاری با مدل hydrus-2d

زهکشی ضعیف در اراضی شالی‌زاری که دارای خاک با بافت سنگین می‌باشند نه‌تنها امکان برداشت مکانیزه برنج را در زمان وقوع بارش با مشکل مواجه می‌کند، بلکه عامل تجمع املاح در خاک و سدیمی شدن آن در هنگام استفاده از آب‌های نامتعارف در طولانی مدت می‌شود. هم‌چنین این اراضی قادر به رفع شرایط ماندابی در فصل مرطوب نبوده و کشت دوم گیاهان را دچار محدودیت می‌کند. بنابراین استفاده از سامانه زهکشی مناسب در اراضی شالی‌زاری با هدف کنترل شوری و رفع غرقاب خاک ضرورت دارد. نصب زهکش زیرزمینی در ترانشه شن و ماسه منجر به ایجاد شرایط متخلخل بهتر اطراف لوله زهکش و در نتیجه بهبود عملکرد زهکشی می‌شود. انتخاب هندسه بهینه ترانشه به لحاظ فنی و اقتصادی نیازمند توانمندی در خصوص شبیه‌سازی حرکت آب در خاک و ترانشه به سمت زهکش است. در این مطالعه به‌منظور بررسی عملکرد زهکش زیرزمینی ترانشه‌دار با پوشش شن و ماسه در اراضی شالی‌زاری از مدل شبیه‌سازی hydrus-2d استفاده شد. به‌منظور واسنجی مدل hydrus-2d، مدل فیزیکی زهکش زیرزمینی ترانشه‌دار قابل کنترل‌ در اراضی شالی‌زاری ساخته و گیاه برنج در مخزن آن کشت شد. در طول دوره رشد از محلول خاک و هم‌چنین در زمان انجام زهکشی میان و پایان‌فصل از زه‌آب نمونه‌برداری انجام شد. سپس در آزمایشگاه هدایت‌الکتریکی (ec) نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که مدل دقت مناسبی در شبیه‌سازی حرکت آب و غلظت کل املاح زه‌آب و پروفیل خاک دارد. مقادیر شاخص‌های آماری r2، rmse و nrmse در بخش اعتبارسنجی برای بار آبی به‌ترتیب برابر 0.982، 2.8 سانتی‌متر و 4.55 درصد و در بخش غلظت به‌ترتیب برابر 0.419، 0.035 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مکعب و 10.56 درصد به‌دست آمد. هم‌چنین نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و ضریب انتشارپذیری طولی با ضریب حساسیت به‌ترتیب 2.6 سانتی‌متر بر روز و 0.47 سانتی‌متر اثرگذاری بیش‌تری بر حرکت آب و املاح دارند.

Simulation of Trenched Subsurface Drainage Performance in a Physical Model scale Paddy Fields with HYDRUS-2D Model

Poor drainage system in paddy fields with heavy texture soils not only makes it difficult to harvest rice mechanically at the time of rainfall, but also the use of nonconventional Waters (drainage water reuse) or increased salinity of irrigation water in longterm solute accumulation Soil and its sodification. Also, such lands are not able to eliminate the conditions of waterlogging in wet season and limited the second crop cultivation. Therefore, to avoid salinizing and remove the waterlogging problem in paddy fields the construction of drainage system is necessitated. Installation of subsurface drainage in sand and gravel trench results in better porous conditions around the drainage pipe and thus improves drainage efficiency. Selecting the optimum trench geometry from a technical and economic point of requires simulation abilities. In this study, HYDRUS2D simulator model was used to evaluate the performance of trenched subsurface drainage with sand and gravel envelope in paddy fields. In order to calibrate the HYDRUS2D model, a physical model of controllable trenched subsurface drainage was constructed in paddy fields and the rice plant was cultivated in its tank. In the growth period, soil solution in various depths and distances from drain and the drain water of mid and end season drainage was sampled. The electro conductivity (EC) of samples were measured in laboratory. Simulation results showed that the model has a good accuracy in simulating water movement, total dissolved solid of drain water and solute of soil solution. R2, RMSE and nRMSE in water movement validation were obtained 0.982, 2.8 cm and 4.55 percent, respectively and in the solute transfer validation stage part were obtained 0.419, 0.035 mg/cm3 and 10.56 percent, respectively. The results of sensitivity analysis also showed that soil saturated hydraulic conductivity parameters and longitudinal diffusivity coefficient with sensitivity coefficient of 2.6 cm/day and 0.47 cm had more effect on water and solute movement respectively.