شبيه‌سازي توزيع رطوبت در خاك تحت آبياري قطره‌اي با آب شور با استفاده از مدل SWAP

Simulation of Moisture Distribution in Soil under Drip Irrigation with Saline Water Using SWAP Model

تعيين شكل توزيع رطوبت در خاك مستلزم صرف وقت و انجام آزمايش‌هاي صحرايي پرهزينه است. مدل‌هاي شبيه‌ساز جايگزين مناسبي در پاسخ‌گويي به مسايل مربوط به حركت و توزيع آب هستند. در اين پژوهش، شبيه‌سازي رطوبت خاك تحت آبياري قطره‌اي با مدل SWAP انجام گرفت و كارآيي مدل فوق درمقايسه با نتايج ميداني ارزيابي شد. مدلSWAP براساس اطلاعات اندازه‌گيري شده از مزرعه تحقيقاتي دانشكده مهندسي علوم آب دانشگاه شهيد چمران اهواز تحت كشت ذرت و مجهز به سامانه آبياري قطره‌اي در سال زراعي 92-1391 و پارامترهاي هيدروليكي خاك به‌دست آمده ازمدل RETC ارزيابي گرديد. داده هاي مورد نياز اين پژوهش با استفاده از دو تيمار شوري آب آبياري شامل تيمار T1 ( آب رودخانه كارون با شوري سه دسي زيمنس بر متر) و تيمار T2 با شوري 5/3 دسي زيمنس بر متر جمع آوري شد. روش كاشت به صورت دستي و در داخل كرت هايي شامل چهار رديف سه متري با فاصله رديف 75 سانتي‌متر و با تراكم 80 هزار بوته در هكتار انجام شد. سيستم آبياري قطره‌اي از نوع نوارهاي تيپ با فاصله روزنه‌هاي 20 سانتي‌متر و با آبدهي 2/2 ليتر بر ساعت با فشار 6/0 بار بود. مقايسه مقادير اندازه‌گيري شده رطوبت خاك در مقابل مقادير پيش ‌بيني شده تا عمق 90 سانتي‌ متري در روي پشته، 10و 20 سانتي‌ متري قطره‌چكان در قالب ترسيم نموداري و محاسبه بيشينه خطا (ME)، ميانگين ريشه دوم خطاي نرمال شده (NRMSE) و ضريب باقيمانده (CRM) انجام شد. مقادير ME، NRMSE و CRM در 10 سانتي ‌متري قطره‌چكان به‌ترتيب برابر با 02/0، 41/14 و 0016/0- سانتي ‌متر مكعب بر سانتي‌ متر مكعب، در 20 سانتي‌-متري قطره چكان 07/0، 49/15 و 036/0- سانتي ‌متر مكعب بر سانتي‌ متر مكعب و در روي پشته 1/2، 52/12 و 036/0- سانتي ‌متر مكعب بر سانتي‌ متر مكعب محاسبه شد. روند تغييرات دقت مدل SWAP در برآورد رطوبت از نزديك قطره‌ چكان به سمت دورتر از قطره‌ چكان كاهشي بود كه مي‌تواند به‌دليل دقت پايين مدل در شوري ‌هاي بالا باشد. به طوركلي نتايج حاصل از شبيه‌ سازي مدل SWAP نشان داد كه اين مدل مي‌تواند توزيع رطوبت در خاك را تحت آبياري قطره‌اي با آب شور با دقت قابل قبولي شبيه‌سازي نمايد و مي توان آن را به‌عنوان ابزاري كارآمد براي ارزيابي توزيع رطوبت در اطراف قطره‌چكان قلمداد كرد.

Determation of moisture distribution pattern is time-consuming and a costly field tests. Simulation models are a suitable alternative in answer to issues of water movement and distribution. In this research, soil moisture under drip irrigation was simulated with SWAP model and the model efficiency was evaluated by comparing the simulated results with field results. SWAP model was evaluated based on the information gathered from a research field of Water Sciences Faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz under corn cultivation and equipped with drip irrigation system. The hydraulic parameters were obtained from RETC model in the growing season of 2012-13. Required data were collected by field experiments. The experiments consisted of two treatments of salinity including treatments T1 (Karun River water with salinity of 3dS/m) and treatments T2 with salinity of 3.5 dS/m. Planting was done by hand in plots including four rows of 3 m with row spacing of 75 cm and with a plant density of 80,000 plants/ha. Irrigation system was drip tape with emitter holes spacing of 20 cm and discharge of 2.2 lit/h at a pressure 0.6 bar. Comparison of the measured soil moisture with simulated soil moisture to a depth of 90 cm depth was performed on the ridge and 10 and 20 cm from emitter by drawing graphs and calculation of Maximum Error (ME), Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) and Coefficient of Residual Mass (CRM). Computed values of ME, NRMSE and CRM in different locations were as follows: 10 cm from emitter: 0.02, 14.41 and -0.0016 cm3 cm-3; 20 cm from emitter: 0.07, 15.49 and -0.036 cm3 cm-3, and on the ridge: 2.1, 12.52 and -0.036 cm3 cm-3. SWAP model accuracy in estimating changes in moisture away from the emitter decreased with increasing distance from the emitter. This may be due to low precision of the model under high salinities. Generally, the results obtained from stimulating by SWAP showed that this model could stimulate moisture distribution in soil under drip irrigation with salty water. This model can be used as a useful tool for evaluation of moisture distribution around the a dripper.