شبیه سازی عددی و ارزیابی کودآبیاری و عملکرد هیدرولیکی آبیاری جویچه ای گردشی
چکیده
ایران با شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک، با کمبود شدید منابع آب روبرو است. بیش از 90% تقاضای آب در ایران مربوط به بخش کشاورزی است. همچنین تلفات مواد مغذی از اراضی آبی یکی از عوامل مهم آلاینده منابع آب می باشد. بنابراین آبیاری و کودآبیاری کارا، عناصر کلیدی در مدیریت منابع آب به ویژه در زمین های شیب دار می باشند. آبیاری سطحی زمین های شیب دار، به خصوص زمانی که عمق خاک برای تسطیح کافی نباشد، مشکلاتی را به همراه خواهد داشت. کشاورزان در ایران به طور سنتی از روش آبیاری جویچه ای گردشی در زمین های شیب دار استفاده می کنند. آبیاری جویچه ای گردشی یک روش آبیاری سطحی ابتکاری است که می تواند به عنوان یک راهکار در زمین های شیب دار به کار برده شود. لیکن تحقیقات کمی در زمینه عملکرد آبیاری جویچه ای گردشی انجام شده است و کارایی کودآبیاری جویچه ای گردشی تاکنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. علاوه بر این، راندمان هر سیستم آبیاری سطحی تابعی از طراحی مزرعه، خصوصیات نفوذ خاک و مدیریت آبیاری است. به هر حال، پیچیدگی تعاملات، تعیین طراحی و مدیریت بهینه برای آبیار را مشکل می سازد. مدل های ریاضی ابزاری قابل انعطاف و موثر برای طراحی و مدیریت آبیاری سطحی می باشند. بنابراین به نظر می رسد که مدل سازی ریاضی آبیاری جویچه ای گردشی ضروری است. در نخستین بخش این تحقیق، عملکرد مزرعه ای آبیاری و کودآبیاری جویچه ای گردشی در مقایسه با آبیاری جویچه ای استاندارد، بر اساس آزمایش های مزرعه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که زمان پیشروی و راندمان کاربرد آبیاری جویچه ای گردشی به طور معنی داری (05/0>p) بیشتر ازآبیاری جویچه ای استاندارد بود. متوسط رواناب انتهایی و در نتیجه جرم تلفات کود در آبیاری جویچه ای گردشی (718 لیتر و 206 گرم) به طور معنی داری کمتر از آبیاری جویچه ای استاندارد (1304 لیتر و 399 گرم) بود. بنابراین آبیاری جویچه ای گردشی تلفات کود و آلودگی آب های سطحی کمتری را به همراه خواهد داشت. متوسط یکنواختی های توزیع، آب و کود برای هر دو روش آبیاری حدود 90% بود. در بخش دوم، یک مدل عمومی آبیاری جویچه ای بر اساس معادله slow-change/slow-flow routing بسط داده شد. مدل توسعه یافته می تواند برای تمام شیب ها و شرایط انتهایی متداول در آبیاری جویچه ای مورد استفاده قرار گیرد. عمومیت مدل در پیش بینی فازهای مختلف آبیاری با هفت سری داده مزرعه ای آبیاری جویچه ای بررسی شد. در تمام موارد بررسی شده، پیش بینی مدل در تطابق خوبی با داده های مزرعه ای و مدل winsrfr بود. درستی نتایج مدل slow-change/slow-flow (sc/sf) برای شبیه سازی آبیاری جویچه ای گردشی با چهار سری داده مزرعه ای از مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که منحنی های پیشروی و پسروی و هیدروگراف خروجی شبیه سازی شده با مدل sc/sf برای آبیاری جویچه ای گردشی تطابق خوبی با داده های مزرعه ای داشتند. در آخرین بخش این تحقیق، سه روش برای تخمین پارامترهای تجربی نفوذ (دو نقطه ای، دو زمانی و مریام-کلر) از داده های مزرعه ای آبیاری جویچه ای گردشی و استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پارامترهای نفوذ تخمین زده شده از روش دو نقطه ای نتوانست نفوذ را برای آزمایش های انجام شده در مزرعه دانشگاه به خوبی توصیف کند. در حالی که روش های دو زمانی و مریام-کلر با دقت خوبی پارامترهای تجربی نفوذ را تخمین زدند. به طور کلی، استفاده از جویچه های گردشی در مزارع شیب دار به عنوان یک گزینه مدیریتی خوب توصیه می شود. همچنین مدل پیشنهادی می تواند یک ابزار شبیه سازی عددی مناسب و ساده برای شبیه سازی آبیاری جویچه ای استاندارد و گردشی برای تمام شیب ها و شرایط مرزی فراهم آورد
اساتید راهنما و مشاور
سید فرهاد موسوی، بهروز مصطفی زاده فرد، فریبرز عباسی، نعیم هایی