برآورد عمق و فاصله مناسب زهكش هاي زيرزميني بر اساس كيفيت زه آب

An Estimation of Appropriate Depth and Spacing of Subsurface Drains Based on Drainage Water Quality

نگرش سنتي حاكم بر طراحي سيستم هاي زهكشي، اهداف زهكشي را منحصراً افزايش عملكرد محصول و بهبود شرايط محيط توسعه ريشه مي داند و اثرات زيست محيطي طرح هاي زهكشي را مورد بررسي قرار نمي دهد. امروزه در نگرش جديد، اهداف كشاورزي و زيست محيطي تواماً در طرح هاي زهكشي مورد بررسي قرار مي گيرند. عمق و فاصله زهكش هاي زيرزميني از پارامترهاي مهم در طراحي سيستم هاي زهكشي مي باشند كه تعيين مناسب آنها در عملكرد مطلوب سيستم زهكشي نقش مهمي را ايفا مي كند. در اين تحقيق از مدل آزمايشگاهي و مدل عددي Visual MODFLOW جهت شبيه سازي جريان آب و انتقال نمك به سمت لوله هاي زهكشي استفاده گرديده و تاثير عمق و فاصله زهكش ها بر مقدار و كيفيت زه آبها در هر دو مدل مورد بررسي قرار گرفته است. بر اساس داده هاي حاصل از مدل آزمايشگاهي و شبيه سازي عددي جريان براي عمق ها و فواصل مختلف زهكش ها، رابطه اي ارايه و واسنجي گرديده است كه بر مبناي آن شاخص هاي كيفيت شيميايي زه آب (EC و TDS) مي توانند با توجه به عمق و فاصله زهكش ها، بار هيدروليكي، ميزان تغذيه و مقادير شاخص هاي شيميايي جريان ورودي تغذيه كننده و آب زيرزميني تعيين شوند. صحت سنجي اين رابطه با مقايسه بار هيدروليكي حاصله با مقادير مشاهداتي به ازاي استقرارهاي مختلف زهكش ها بر اساس دو شاخص آماري جذر ميانگين مربعات خطا (RSME) و ضريب تعيين (R2) انجام پذيرفت كه مقادير ميانگِين به دست آمده براي اين شاخص ها به ترتيب برابر 154/0 سانتي متر و 994/0 دقت قابل قبول آن را نشان داد.

The dominant traditional view to designing drainage systems explains drainage goals only in terms of crop yield increase and rhizosphere improvement while ignoring the environmental impacts of drainage projects. Nowadays, this view has been changed into a new one in which both environmental and agricultural purposes are taken into consideration. Depth and spacing of subsoil drains are important parameters in designing drainage systems, the proper determination of which can improve the systemsʹ performance. In this research, experimental and numerical Visual MODFLOW models were employed for simulation of water flow and salt transfer to pipe drains; and the effects of depth and drain spacing on quantity and quality of drain water were considered in either model. On the basis of the results obtained from the experimental model and the numerical simulation of flow for various depths and spacing of drains, a formula was presented and calibrated. Chemical characteristic indices of drain water (EC and TDS) can be determined based on this formula, considering drains depth and spacing, hydraulic head, recharge rate, and index quantities of chemical characteristics of inflow and of groundwater. This formula was validated through a comparison of computed and observed hydraulic heads for various placements positions of drains on the basis of two statistical characteristics of RSME and R2. The obtained mean values of 0.154 cm and 0.994 for these statistical indices, respectively, indicated the acceptable accuracy of the formula.