Skip to main content
SUPERVISOR
نعیم هایی (استاد مشاور) بهروز مصطفی زاده فرد (استاد راهنما) سیدفرهاد موسوی (استاد راهنما) فریبرز عباسی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Soroush
فاطمه سروش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384

TITLE

Numerical Simulation and Evaluation of Fertigation and Hydraulic Performance of Meandering Furrow Irrigation
Meandering furrow (MF) irrigation is a modified form of furrow irrigation, which has being used in Iran, but to date, there are no studies on modeling of MF irrigation and field performance of MF fertigation. Research was conducted to examine the effects of field slope on the hydraulic parameters, distribution uniformities and application efficiency of water and fertilizer in meandering furrow irrigation. Results indicated that application efficiency and advance time in MF irrigation were significantly more than standard furrow (SF) irrigation. The average tail water runoff loss and consequently mass of fertilizer loss in MF were significantly less than SF. In addition, a furrow irrigation model was developed based on the Slow-change/slow-flow routing equation. The equation was solved numerically using explicit Euler and implicit Crank-Nicolson schemes. The model simulations of advance and recession trajectories and runoff were verified for different field conditions using filed data. The model prediction of meandering furrow irrigation phases were in good agreement using field data. In general, the use of MF in sloping fields is recommended as a good management option for both irrigation and fertigation. Also, the proposed model can provide a suitable numerical simulation tool for design and evaluation of MF and SF irrigation for all slopes and boundary conditions. Keywords : Meandering furrow irrigation, fertigation, slow-change/slow flow routing equation, numerical model, infiltration.
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 می‌باشد. بنابراین آبیاری و کودآبیاری کارا، عناصر کلیدی در مدیریت منابع آب به ویژه در زمین‌های شیب‌دار می‌باشند. آبیاری سطحی زمین‌های 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 جویچه‌ای گردشی در زمین‌های شیب‌دار استفاده می‌کنند. آبیاری جویچه‌ای گردشی یک روش آبیاری سطحی ابتکاری است که می‌تواند به عنوان یک راهکار در زمین‌های شیب‌دار به کار برده شود. لیکن تحقیقات کمی در زمینه عملکرد آبیاری جویچه‌ای گردشی انجام شده است و کارایی کودآبیاری جویچه‌ای 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 می‌سازد. مدل‌های ریاضی ابزاری قابل انعطاف و مؤثر برای طراحی و مدیریت آبیاری سطحی می‌باشند. بنابراین به نظر می‌رسد که مدل‌سازی ریاضی آبیاری جویچه‌ای گردشی ضروری است. در نخستین بخش این تحقیق، عملکرد مزرعه‌ای آبیاری و کودآبیاری جویچه‌ای گردشی در مقایسه با آبیاری جویچه‌ای استاندارد، بر اساس آزمایش های مزرعه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که زمان پیشروی و راندمان کاربرد آبیاری جویچه‌ای گردشی به طور معنی‌داری (05/0 P) بیشتر ازآبیاری جویچه‌ای استاندارد بود. متوسط رواناب انتهایی و در نتیجه جرم تلفات کود در آبیاری جویچه‌ای گردشی (718 لیتر و 206 گرم) به طور معنی‌داری کمتر از آبیاری جویچه‌ای استاندارد (1304 لیتر و 399 گرم) بود. بنابراین آبیاری جویچه‌ای گردشی تلفات کود و آلودگی آب های سطحی کمتری را به همراه خواهد داشت. متوسط یکنواختی‌های توزیع، آب و کود برای هر دو روش آبیاری حدود 90% بود. در بخش دوم، یک مدل عمومی آبیاری جویچه‌ای بر اساس معادله Slow-change/Slow-flow routing بسط داده شد. مدل توسعه یافته می‌تواند برای تمام شیب‌ها و شرایط انتهایی متداول در آبیاری جویچه‌ای مورد استفاده قرار گیرد. عمومیت مدل در پیش‌بینی فازهای مختلف آبیاری با هفت سری داده مزرعه‌ای آبیاری جویچه‌ای بررسی شد. در تمام موارد بررسی شده، پیش‌بینی مدل در تطابق خوبی با داده‌های مزرعه‌ای و مدل WinSRFR بود. درستی نتایج مدل Slow-change/slow-flow (SC/SF) برای شبیه‌سازی آبیاری جویچه‌ای گردشی با چهار سری داده مزرعه‌ای از مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که منحنی‌های پیشروی و پسروی و هیدروگراف خروجی شبیه‌سازی شده با مدل SC/SF برای آبیاری جویچه‌ای گردشی تطابق خوبی با داده‌های مزرعه‌ای داشتند. در آخرین بخش این تحقیق، سه روش برای تخمین پارامترهای تجربی نفوذ (دو نقطه‌ای، دو زمانی و مریام-کلر) از داده‌های مزرعه‌ای آبیاری جویچه‌ای گردشی و استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پارامترهای نفوذ تخمین زده شده از روش دو نقطه‌ای 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 جویچه‌های گردشی در مزارع شیب‌دار به عنوان یک گزینه مدیریتی خوب توصیه می‌شود. همچنین مدل پیشنهادی می‌تواند یک ابزار شبیه‌سازی عددی مناسب و ساده برای شبیه‌سازی آبیاری جویچه‌ای استاندارد و گردشی برای تمام شیب‌ها و شرایط مرزی فراهم آورد. واژه‌های کلیدی: آبیاری جویچه‌ای گردشی، کودآبیاری، معادله SC/SF، مدل عددی، نفوذ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی