ارزيابي مدل‌هاي HYDRUS-2D و SEEP/W در برآورد پياز ‌رطوبتي آبياري قطره‌اي ثقلي سطحي‌ و زيرسطحي

Evaluation of HYDRUS-2D and SEEP/W Models to Estimate Wetting Front for Surface and Subsurface Gravity Drip Irrigation

مدل‌هاي عددي و تحليلي زيادي براي برآورد توزيع رطوبت در خاك به منظور افزايش بازدهي مصرف آب در سامانه آبياري قطره اي توسعه يافته است. حل دقيق معادله معروف حركت آب در خاك (معادله ريچاردز) كه در بسياري از اين مدل‌ها استفاده گرديده منجر به برآورد دقيق‌‌تر پياز رطوبتي مي‌شود. هدف اين تحقيق ارزيابي روش‌هاي تفاضلات و اجزاي محدود در حل عددي معادله ريچادرز در حركت آب در اطراف قطره چكان از طريق مقايسه مدل‌هاي عددي HYDRUS-2D و SEEP/W مي‌باشد. آزمايشات براي جمع‌آوري داده‌هاي مورد نياز براي بررسي پيشروي‌ جبهه رطوبت درون يك جعبه پلكسي گلاس پر شده از خاك سيلتي لوم در آزمايشگاه مركزي تحقيقات آب دانشگاه تهران انجام شد. پيشروي‌ جبهه رطوبت در زمان‌هاي مختلف روي صفحه شفاف پلكسي گلاس ترسيم شد. ابعاد جبهه رطوبتي در اطراف قطره‌چكان را براي دو دبي 5/4 و 3/6 ليتر بر ساعت و دو فشار پايين 5/1 و 2/2 متر )به ترتيب معادل دبي 5/4 و 3/6 ليتر برساعت( اندازه‌گيري شد. مقايسه‌ي مدل‌هاي شبيه‌سازي HYDRUS-2D و SEEP/W نشان داد كه مدل HYDRUS-2D (روش حل تفاضلات محدود) با متوسط ضريب تبيين بالاتر (به ترتيب 89 و 69 درصد) و ميانگين ريشه مربعات خطا كمتر (به ترتيب 69/1 و 02/4 سانتي‌متر) در شبيه‌سازي ابعاد خيس‌شدگي خاك در آبياري قطره‌اي سطحي و زيرسطحي داراي عملكرد بهتري بود.

Many numerical and analytical models have been developed for estimation of soil water distribution in order to increase water use efficiency in drip irrigation. Accurate solution of well-known soil water equation, Richard’s equation, in these models cause more accurate estimation of soil wetting front. The purpose of this study was to evaluate finite difference and finite element methods to numerical solution of Richard’s equation for simulating soil water flow around dripper via comparing HYDRUS-2D and SEEP/W numerical models. Experiments were carried out to collect required data to investigate the advance of moisture front inside a Plexiglas box filled with a silt loam soil in central laboratory of water researches in University of Tehran. Wetting front advance at different time intervals were plotted on the transparent Plexiglas box walls. The wetting front around the emitters, for pressures 1.5 and 2.2 meters (equivalent to 4.5 and 6.3 liters per hour, respectively), were measured. Comparison of two simulation models, HYDRUS-2DandSEEP/W, showed that HYDRUS-2D model (finite difference solution method) with higher determination coefficient and lower root mean square error coefficient had better performance to simulate wetted area dimensions for both surface and subsurface drip irrigation.