استخراج روابط تخمين سرعت پيشروي جبهه حركت آب در سيستم هاي آبياري قطره‌اي سطحي و زيرسطحي با كمك آناليز ابعادي

Developing Equations to Estimate the Advance Velocity of the Wetting Front in Surface and Subsurface Drip Irrigation Systems by Dimensional Analysis

يكي از پارامترهاي مهم در طراحي و برنامه‌ريزي سيستم هاي آبياري قطره اي سطحي و زيرسطحي كه تاثير قابل توجهي در عملكرد بهينه سيستم و افزايش كارايي مصرف آب دارد، تخمين سرعت پيشروي جبهه حركت آب در خاك مي‌باشد. در اين مطالعه، به كمك قضيه ? باكينگهام و با استفاده از آناليز ابعادي، روابطي به منظور تخمين سرعت پيشروي جبهه حركت آب در سه جهت افقي، عمودي(رو به پايين) و عمودي (رو به بالا) ارايه گرديد.آزمايش‌ها در يك مدل پلكسي‌گلاس شفاف با ابعاد m5/0×m22/1×m3 و برروي سه نوع بافت (متوسط، سنگين و سبك) به انجام رسيد. قطره چكان‌ها در چهار عمق صفر (سطحي)، cm15 (H1)، cm30 (H2) و cm45 (H3) مورد ارزيابي قرار گرفتند. در اين تحقيق تيمارهاي دبي قطره چكان‌ها با مقادير 4/2 (Q1)، 4 (Q2) و 6 (Q3) ليتر در ساعت اعمال گرديد و زمان آبياري 6 ساعت در نظر گرفته شدند. نتايج مقايسه بين مقادير شبيه سازي شده و اندازه گيري‌شده نشان دادند كه اين مدل‌ها با دقت بالايي سرعت پيشروي جبهه حركت آب در خاك را در جهات مختلف پيش بيني مي كنند. متوسط مقادير شاخص خطاي استاندارد (SE) در تمامي عمق‌ها و تمامي جهات (افقي و عمودي) براي بافت‌هاي رسي، لومي و شني به ترتيب برابر با 18/0، 21/0 و 23/0 برآورد گرديد كه نشان از برتري نسبي معادلات در شبيه‌سازي سرعت حركت جبهه رطوبتي در خاك‌هاي رسي مي‌باشد. همچنين، متوسط مقادير اين شاخص در عمق‌هاي مختلف (به ترتيب، 28/0، 20/0، 23/0 و 15/0) نشان از افزايش نسبي دقت معادلات همزمان با افزايش عمق مي‌باشد. استفاده از اين معادلات در طراحي سيستم‌هاي آبياري قطره‌اي سطحي و زيرسطحي مي‌تواند به بهبود عملكرد سيستم‌ها منجر گردد.

One of the most important parameters in designing surface and subsurface drip irrigation systems is the advance velocity of the wetting (moisture) front in soil, which enormously affects the performance of these systems. In this study, experiments were carried out in a transparent plexy-glass tank (0.5m*1.22m*3m) using three different soil textures (fine, heavy and medium). The drippers were installed at 4 different soil depths (surface, 15cm, 30cm and 45cm). The emitter outflows were considered 2.4, 4 and 6 lit/hr with irrigation duration of 6 hr. Then, using the-? theorem of Buckingham and Dimensional Analysis, equations were developed to estimate the advance velocity of the wetting front (horizontal, downward and upward). The results of the comparisons between the simulated and measured values showed that these equations were very capable of predicting the advance velocity of the wetting front in different directions. The average Standard Error (SE) values at all depths and in all directions (horizontal and vertical) for clay, loam and sandy soil textures were estimated as 0.18, 0.21 and 0.23, respectively which were the evidence for the relative superiority of the developed equations in clay soil texture. Also, the average SE values at all depths and in all soil textures (0.28, 0.20, 0.23 and 0.15, respectively) showed the increase of equation accuracy with the increase of soil depth. Using these equations in designing surface and subsurface drip irrigation systems could improve system performance