Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Gheysari,Mohamad Shayannejad
مهدی قیصری (استاد مشاور) محمد شایان نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Javad Barzaneh
جواد برزنه اورگانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Experimental evaluation and numerical simulation of soil wetting front in double-layer subsurface irrigation system with permeable polymer membrane
Today, due to water shortage, especially in the agricultural sector, irrigation efficiency must be increased. One of the high efficiency irrigation methods is subsurface irrigation. A double-layer subsurface irrigation system with a permeable polymer membrane is also a new idea for subsurface irrigation that has recently been proposed; This system is a kind of subsurface drip system and the evaluation of its wetting front properties has been studied in laboratory and numerical simulation using HYDRUS-2D software; For this purpose, the distribution of moisture in the wetting pattern were measured with 100, 50 and 25% membrane cover for two discharges of 0.65 and 0.85 (L/h) in two soil clay loam and sandy loam. Also, to compare with a point source, the dimensions of a drip wetting front with a similar flow rate were measured. The experiments were performed using a cubic physical model with a length of 50 cm and a Mariotte bottle was used to provide the discharge. Irrigation time was between 140 and 180 minutes and data were collected up to two hours after irrigation. The results showed that the use of membrane increases the wet width compared to the wetting front of a point source and the 100% membrane produces the maximum wet width in the wetting front. Investigation of moisture changes shows that the moisture distribution in wetting front with the percentage of different membrane coatings was the same two hours after irrigation. Comparison of horizontal and vertical progress between three percent coverage of 25, 50 and 100% of membranes showed that the moisture front of full membrane irrigation system is significantly larger than systems with less membrane. For this purpose, it is recommended to use the full coverage surface of this device. The mean squared error between the measured values ??of moisture and simulated by HYDRUS-2D in both clay loam and sandy loam soils shows that the total moisture difference was less than 0.09 volumetric moisture and it indicates that the model has a relatively suitable ability to simulate the amount of moisture during and after irrigation. The NRMSE of clay loam soil, for simulated and measured values, the wetting width was about 10%; NRMSE values ??for wetting depth showed that HYDRUS-2D software estimated the depth to be relatively good at a flow rate of 0.65 (L/h) and at a flow rate of 0.85 (L/h). The NRMSE of sandy loam soils, the simulated width for both simulated and measured values ??was less than 10%. The NRMSE values ??for wetted depth showed that the software estimated the depth at 0.65 and 0.85 (L/h) relatively well. Keywords : Wetting front, Subsurface irrigation, Polymer membrane, HYDRUS-2D software
امروزه با توجه به کمبود آب به خصوص در بخش کشاورزی ضرورت به افزایش راندمان و افزایش کارای مصرف آب می باشد. یکی از روش های آبیاری با راندمان بالا روش زیر سطحی است. سیستم آبیاری زیر سطحی دولایه با غشاء پلیمری تراوا نیز یک ایده جدید برای این منظور می باشد، که به تازگی مطرح گشته و یک نوع سیستم قطره ای زیرسطحی محسوب می شود و ارزیابی ویژگی های پیاز رطوبتی آن به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی به کمک نرم افزار HYDRUS-2D مورد مطالعه ی این پژوهش قرار گرفته است؛ به این منظور ابعاد و توزیع رطوبت در پیاز رطوبتی با درصد پوشش غشاء 25، 50 و 100 درصد با دو دبی65/0 و 85/0 لیتر بر ساعت در دو خاک لوم رسی و لوم شنی اندازه گیری و ابعاد پیاز رطوبتی آن با یک منبع نقطه ای، مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش ها در عمق 10 سانتی متری خاک در یک مدل فیزیکی مکعبی به ابعاد 50 سانتی متر انجام و برای تأمین دبی ثابت از ظرف ماریوت استفاده شد. طول زمان آبیاری بین 140 تا 180دقیقه بود و داده ها تا دوساعت پس از آبیاری برداشت شد. نتایج نشان داد استفاده از غشاء، عرض خیس شده را در مقایسه با پیاز رطوبتی یک منبع نقطه ای افزایش می دهد و غشاء100 درصد بیشترین عرض خیس شده را در پیاز رطوبتی ایجاد می کند. بررسی تغییرات رطوبتی نشان می دهد توزیع رطوبت در پیاز رطوبتی با درصد پوشش های متفاوت غشاء دو ساعت پس از آبیاری یکسان است. مقایسه پیشروی افقی و عمودی بین سه درصد پوشش 25، 50 و 100 درصد غشاء نشان داد جبهه رطوبتی سیستم آبیاری با غشاء کامل به شکل معناداری بزرگتر از سیستم ها با غشاء کمتر است. به همین منظور پیشنهاد می شود از سطح پوشش کامل این دستگاه استفاده شود. میانگین مربعات خطا بین مقادیر اندازه گیری شده رطوبت و شبیه سازی شده به وسیله ی HYDRUS-2D در هر دو خاک لوم رسی و لوم شنی نشان می دهد، در کل اختلاف رطوبت کمتر از 09/0 رطوبت حجمی است و بیان کننده آن است که مدل توانایی نسبتاً مناسبی برای شبیه سازی مقدار رطوبت در حین و پس از آبیاری داشته است. در خاک لوم رسی NRMSE برای مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده عرض خیس شده در حدود 10 درصد بود. مقادیر NRMSEبرای عمق خیس شده نشان داد نرم افزار HYDRUS-2D عمق را در دبی 65/0 لیتر بر ساعت نسبتاً خوب و در دبی 85/0 لیتر بر ساعت، خوب برآورد کرده است. در خاک لوم شنی RMSE برای مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده عرض خیس شده، برای هردو دبی، کمتر از 10 درصد بود. مقادیر NRMSE برای عمق خیس شده نشان داد نرم افزار عمق را در دبی 65/0 و 85/0 لیتر بر ساعت نسبتاً خوب برآورد کرده است. کلمات کلیدی: پیاز رطوبتی، آبیاری زیرسطحی، غشاء پلیمری، نرم افزار HYDRUS-2D

ارتقاء امنیت وب با وف بومی