شبیه سازی حرکت آب و شوری در آبیاری قطره ای نواری در کشت ذرت با استفاده از نرم افزار hydrus 2d

استفاده از آبیاری تیپ در آبیاری مزارع به سرعت رو به گسترش است. نگرانی از تبعات آن به خصوص افزایش شوری خاک زراعی، ذهن متخصصان آبیاری را مشغول کرده است. هدف از این مطالعه شبیه‌سازی حرکت آب و املاح در سیستم آبیاری نواری تیپ بود. نتایج نشان داد اگرچه مدل هایدرس توانایی بالایی در شبیه‌سازی حرکت آب در محیط‌های متخلخل دارد، ولی این موضوع ارتباط مستقیمی با صحت هندسه جریان داشته و می‌بایست محدودیت‌های مدل هایدرس در خصوص تعریف سیستم‌های آبیاری مورد توجه قرار داده شود. همچنین برای ارزیابی دقت تخمین داده‌ها توسط مدل، تنها بررسی مناسب بودن شاخص‌های آماری کافی نبوده و می‌بایست برآورد مدل از منحنی مشخصه رطوبتی خاک و نیز بیلان آب داده شده به مدل نیز کنترل گردد. در شرایط این تحقیق بهترین نتیجه در زمانی حاصل شد که در آن طول گره‌های با شرط مرزی جریان متغیر معادل 3.14 سانتی‌متر لحاظ شده بود. در بهینه‌سازی پارامترهای هیدرولیکی خاک شاخص‌های آماری nrmse برابر 9.3 درصد، rmse برابر 0.025 (cm3 cm 3) و mse برابر 0.00066 (cm3 cm 3)2 نشان از شبیه‌سازی عالی مدل بوده و علاوه بر آن بیلان آب داده شده به مدل توسط نرم‏افزار، معادل 285 لیتر محاسبه شد که به مقدار واقعی آب داده شده به زمین یعنی 253 لیتر نزدیک بود. مقادیر شاخص‌های فوق برای بهینه‌سازی پارامترهای انتقال املاح در خاک به ترتیب برابر 22.2 درصد، 0.17 (mgr cm 3) و 0.028 (mgr cm 3)2 به دست آمد. در شرایط این تحقیق بهترین نتایج زمانی حاصل شد که در آن طول گره های با شرط مرزی جریان متغیر معادل 14 / 3 سانتیمتر لحاظ شد، نتایج نشان داد اگرچه مدل هایدرس توانایی بالایی در شبیه سازی حرکت آب در محیط های متخلخل دارد، ولی این موضوع ارتباط مستقیمی با صحت هندسه جریان داشته و می بایست محدودیت های مدل در خصوص تعریف سیستم های آبیاری مورد توجه قرار گیرد، همچنین برای ارزیابی دقت تخمین داده ها توسط مدل، تنها بررسی شاخص های آماری کافی نبوده و می بایست برآورد مدل از منحنی مشخصه رطوبتی خاک و نیز بیلان آب داده شده به مدل نیز کنترل گردد. همچنین مشاهده شد مدل در شبیه سازی توزیع رطوبت در خاک بهتر عمل کرده است.

simulation of water and salinity fluxes in tape irrigation in maize cultivation using hydrus 2d software

background and objectivesdue to water resources shortage، better agricultural water using is one of the most important challenges facing the agricultural water sector. today، the use of pressurized irrigation systems such as tape irrigation system is one of the best ways to improve agricultural water use. due to increasing use of tape irrigation systems in row crops and the importance of understanding how to distribute moisture and salts in these irrigation methods، the purpose of this study is to use hydrus­­ 2d software for simulation. the geometry of the flow and movement of water and solutes in the soil was tape irrigation method. for this purpose، while modeling the flow geometry by two dimensional hydrus­­ 2d software using observational data obtained from field experiments، hydraulic parameters and soil solute transfer were optimized by reverse solution method.methodologythe experiments were performed on corn plants in the research farm of the department of water science and engineering، imam khomeini international university، located in qazvin. the experiment started in august 2020 and ended in mid november after 105 days of corn growth period. corn was cultivated in plots with an area of ​​9 square meters with dimensions of 3.3 meter. the distance between planting rows was 75 cm and the distance between corn seeds on the ridges was 30 cm. the irrigation tape used in the experiment was of the plate type tape and the discharge of each plate at the operating pressure of the experiment was measured as 1.3 liters per hour. the distance between the plates on the irrigation strip was 25 cm. profile probe pr2 was used to measure soil moisture to determine the time and duration of irrigation. to do this، in the middle of each plot and to a depth of one meter، the tubes of the device were placed by using the auger. due to the high price of the device and for economical use، high pressure polyvinyl pipes with an internal diameter of 26 mm، were used which had already been calibrated. to save and reduce the volume of operations، assuming the soil is homogeneous، harvests were made on one side of the ridge. the hydrus­­ 2d software package uses the numerical solution of the richards equation to analyze the motion of water in a porous medium in the saturated and unsaturated states. the hydrus­­ 2d uses various models to estimate soil hydraulic parameters. in the mentioned model، the initial guess values ​​of soil hydraulic parameters are estimated using a neural network paired in a model called rosetta and soil information such as texture and percentage of its components and some moisture points in the soil characteristic curve.findingsthe results showed that although hydrus­­ 2d model has a high ability to simulate the movement of water in porous media، however، this issue is directly related to the accuracy of the flow geometry and the limitations of the hydrus­­ 2d model regarding the definition of irrigation systems should be considered. in addition، to evaluate the accuracy of data estimates by the model، it is not enough to just check the appropriateness of statistical indicators. the estimation of the model from the soil moisture characteristic curve as well as the water balance given to the model should be controlled. in the conditions of this research، the best result was obtained when the length of nodes with variable flow boundary condition was equal to 3.14 cm. for optimizing soil hydraulic parameters، nrmse statistical indices of 9.3%، rmse of 0.025 (cm3 cm 3) and mse of 0.00066 (cm3 cm 3) show excellent model simulation. in addition، the water balance given to the model by the software was calculated to be equal to 285 liters، which was close to the actual amount of water given to the ground، i.e. 253 liters. the values ​​of the above indices for optimizing the parameters of solute transfer in soil were 22.2%، 0.17 (mg cm 3) and 0.028 (mg cm 3)، respectively. conclusionfor evaluating the accuracy of the results presented by the model، it is not enough to just place the statistical indicators in the appropriate range and judge the results based on it، but also to control the initial conditions، soil moisture limits and also compare the volume of water. the data given by the model with the actual volume of water given are among the items that should be checked. based on the results of this study، the accuracy of the water balance presented by the model is directly related to the length of nodes with variable flow conditions. therefore، it seems necessary to study and determine the optimal length of nodes with variable flow boundary conditions before performing any simulation operation.