شبيه سازي ابعاد الگوي رطوبتي در آبياري قطره‌اي زيرزميني با مدل هاي تجربي، تحليلي و عددي

Simulation of Wetting Pattern Dimensions in the Subsurface Drip Irrigation with Empirical, Analytical, and Numerical Models

امروزه استفاده از آبياري قطره اي براي محصولاتي كه به صورت رديفي كشت مي شوند رايج است. يكي از انواع آبياري قطره-اي، تيپ زيرزميني مي باشد. به منظور طراحي و مديريت سامانه آبياري قطره اي دانستن ابعاد خيس شدگي ضروري ست. با توجه به داشتن هزينه بالا و زمان بر بودن اندازه گيري هاي مزرعه اي، استفاده از مدل هاي شبيه ساز توصيه مي شود.در همين راستا پژوهش حاضر با هدف بررسي كارايي سه مدل تجربي كندلوس و همكاران، تحليلي WetUp و عددي HYDRUS-2D در آبياري تيپ زيرزميني با منبع خطي صورت گرفت. آبياري در سه حجم 10، 15 و 20 ليتر در يك متر طول تيپ و سه عمق نصب تيپ 10، 20 و 30 سانتي متر در سه تكرار انجام شد. مقايسه بين مقادير اندازه گيري و شبيه سازي شده به-وسيله هر سه مدل با شاخص هاي RMSE، nRMSE، CRM و MAE انجام شد. براي ابعاد خيس شدگي افقي مقدار RMSE براي مدل كندلوس و همكاران و مدل HYDRUS-2D به ترتيب 051/0 و 066/0 متر و براي خيس شدگي عمودي به ترتيب 052/0 و 078/0 متر بدست آمد. براي خيس شدگي افقي مقدار nRMSE براي مدل كندلوس و همكاران و مدل HYDRUS-2D به ترتيب 46/15 و 71/19 درصد به دست آمد كه هر دو در رده خوب قرار گرفتند و براي خيس-شدگي عمودي به ترتيب 99/15 و 74/23 درصد به دست آمد كه به ترتيب در رده خوب و متوسط قرار گرفتند. آماره هاي بدست آمده براي مدل WetUp قابل قبول نبود. در خيس شدگي افقي و عمودي، شاخص CRM و MAE براي مدل كندلوس و همكاران كمترين مقدار را داشتند. در مجموع مدل كندلوس و همكاران بهترين برآورد را داشت.

Today, use of drip irrigation systems for row crops is widespread. One of these systems is subsurface drip irrigation. Knowing the dimensions of the wetting pattern is essential for drip irrigation system design. To design a proper system, as field experiments are time consuming and expensive, using computer models is recommended. In this regard, the present study examined the performance of three models including empirical Kandelous et al. model, analytical WetUp, and numerical HYDRUS-2D models in subsurface tape irrigation. Treatments included three volumes of water i.e. 10, 15, and 20 liters per meter length of tape and three installation depths of 10, 20, and 30 cm, in three replications. Comparison between the measured and simulated wetting dimensions were made by using four statistical indices i.e. RMSE, nRMSE, CRM, and MAE. RMSE values of horizontal wetting extension for Kandelous et al and HYDRUS-2D models were 0.051 and 0.066 m, respectively, while for vertical wetting extension, the values of RMSE were 0.052 and 0.078 m, respectively. nRMSE values of horizontal wetting extension for Kandelous et al. and HYDRUS-2D models were 15.46% and 19.71 %, respectively, being in class ‘good’. nRMSE values of vertical wetting extension for Kandelous et al and HYDRUS-2D models were 15.99 and 23.74 %, respectively, considered as ‘good’ and ‘fair’, respectively. Statistical indices calculated for WetUp model was not in acceptable range. For horizontal and vertical wetting dimensions, CRM and MAE indices for Kandelous et al model were the lowest values. Overall, the Kandelous et al model had the best estimation.