ارزيابي دقت روش‌هاي حل مدل بيلان حجمي در تخمين پيشروي آب در آبياري جويچه‌اي

Accuracy assessment of volume balance model solution methods in estimation of advance phase of furrow irrigation

مديريت بهينه و حفاظت از منابع آب و خاك امروزه بيش از پيش ضروري به نظر مي‌‌رسد. اين موضوع در مورد سيستم‌هاي آبياري سطحي بعنوان مصرف كننده عمده آب در كشور بسيار مهم است. تخمين دقيق فاز پيشروي، براي طراحي و ارزيابي اين سيستم‌ها اهميت فراوان دارد. هدف از انجام اين تحقيق بررسي دقت روش‌هاي‌ حل مدل بيلان حجمي در تخمين پيشروي آب در آبياري جويچه‌اي است. در اين تحقيق از روش‌هاي حل ميشل، فيليپ، توابع نمايي و توابع بازگشتي استفاده شده و روش‌هاي جديدي نيز پيشنهاد، و براي هر كدام از روش‌ها، برنامه رايانه‌اي در محيط Matlab كدنويسي شده است. براي تعيين دقت روش‌هاي حل ذكر شده، از داده‌هاي هفت مزرعه كه در دو نوبت آبياري (اول و ششم) در استان چهارمحال وبختياري برداشت شده، استفاده گرديد. آماره جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ضريب جرم مانده (CRM) و ضريب كارآيي روش‌هاي مخلف حل مدل (EF) محاسبه شد. نتايج نشان داد كه روش ميشل در بين روش‌هاي حل مدل بيلان حجمي، كمترين مقدار RMSE (به ترتيب مقادير 6/27 و 6/57 متر براي دو نوبت آبياري) و CRM (مقدار 06/0) و همچنين بيشترين مقدار EF (مقدار 07/1-) را به خود اختصاص داده است. ديگر روش‌ها، نتايجي نزديك به هم براي RMSE (مقادير 3/33 و 4/61 متر براي دو نوبت آبياري)، CRM (مقدار 21/0) و EF (مقدار 65/2-) را به دست داده‌اند و در نتيجه بهترين روش پيشنهادي براي حل مدل بيلان حجمي، روش ميشل است. تعيين صحيح ضرايب نفوذ و انتخاب معادله نفوذ از جمله عواملي است كه به شدت در دقت مدل تاثير دارد. با توجه به تاثير ضريب شكل پروفيل زيرسطحي، در اين تحقيق بهترين پيشنهاد براي اين ضريب، معادله كيفر است.

Nowadays optimal management and conservation of water and soil resources seems to be more essential than ever before. The issue of surface irrigation systems as a major consumer of water in the country is very important. Accurate prediction of the advance phase is important for the design and evaluation of these systems. The main objective of this study was to evaluate the accuracy of solving methods of Volume Balance Model (VBM) in the estimation of the water advance of furrow irrigation. In this study, Michel, Philip, Power functions and Return functions solving methods were used and also new models were proposed. For each method, a computer program was written in Matlab and to measure the precision of solving Methods mentioned above, gathered data of seven fields in two-time irrigation (A: water-soil and B:middle growth) in Chaharmahal and Bakhtyari province were used. The statistics of solving methods mentioned were obtained by use of root mean square error (RMSE), coefficient residual mass (CRM) and model efficiency factor (EF). The results showed that Michel method has a lower RMSE (27.6 and 57.6 meters values for two-time irrigation respectively) and CRM (0.06 value) and the higher EF (-1.07 value) than the other solving methods of volume balance model. Other methods have close results for RMSE (33.3 and 61.4 meters values for two-time irrigation), CRM (0.21 value) and EF (-2.65 value). As a result, the best method to solve VBM is Michelʹs method. Accurate determination of infiltration coefficients and selection of infiltration equation are effective factors for model accuracy. Therefore, considering subsurface shape factor effect, the best suggestion for this coefficient is Kiefer equation.