شبیه‌سازی حرکت آب در خاک غیراشباع متأثر از سامانه‌‌های مختلف آبیاری (مطالعه موردی: دشت محمدشهر کرج)

نویسندگان

1 مربی پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

2 دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

3 استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

4 پژوهشگر پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

شبیه‌سازی حرکت آب در پروفیل خاک و شناخت تأثیر سامانه‌های آبیاری در پویایی رطوبتِ خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. بدین منظور از مدل عددی یک‌بعدی LEACHW در عرصه‌های کشاورزی منتخب دشت محمدشهر کرج استفاده شد. با حفر سه خاکرخ در مزارع و باغات منتخب و در نظر گرفتن شرایط اولیه رطوبت و پایش تغییرات آن­ها در طول فصل زراعی یا طول دوره شبیه‌سازی، مدل LEACHW اجرا و مقادیر رطوبت برآوردی مدل با مقادیر رطوبت اندازه­گیری شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج با آزمون مقایسه میانگین‌ها بررسی، آنالیز حساسیت مدل انجام و مدل مجدداً بر اساس پارامترهای کالیبره شده اجرا و میزان آب ازدست‌رفته و مانده در پروفیل خاک در طول فصل زراعی برآورد شد. در خروجی مدل میزان آب ازدست‌رفته و مانده در پروفیل خاک برآورد شد. بررسی نتایج نشان داد سامانه‌های نوین آبیاری در تغذیه سفره تأثیرگذار نبودند؛ لذا یکی از راه‌کارهای افزایش بهره‌وری آب در بخش کشاورزی، اصلاح سیستم‌های سنتی آبیاری و حرکت به سمت توسعه سامانه‌های نوین آبیاری است. بی‌شک مأموریت اصلی این سامانه‌ها، بهینه‌سازی مصرف آب در راستای تأمین امنیت غذایی کشور است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Water Movement in Unsaturated Soil Affected by Different Irrigation Management (Case Study: Mohammadshahr Plain of Karaj)

نویسندگان [English]

  • Kourosh kamali 1
  • Mahmood Arabkhedri 2
  • Reza bayat 3
  • Abazar Mostafaie 4
1 Member of scientific board, Gilan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization
2 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization
3 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization
4 PhD of Hydrogeology, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization.
چکیده [English]

Simulation of water movement in soil profile and recognition of the effect of irrigation systems on soil moisture dynamics is of great importance. For this purpose, one-dimensional LEACHW numerical model was used in selected agricultural areas of Mohammadshahr plain of Karaj. By describing 9 profiles the soil in 3 selected fields and gardens and taking into account the initial moisture conditions and monitoring their changes during the crop season or simulation period, the LEACHW model was implemented and the estimated moisture values of the model were measured with measured moisture values. The results were compared by means comparison test, sensitivity analysis of the model, and the model was again run on the basis of calibrated parameters and the amount of water lost and remaining in the soil profile during the growing season. At the output of the model, the amount of water lost and remaining in the soil profile was estimated. The results showed that modern irrigation systems were not effective in aquifer nutrition; therefore, one of the ways to increase water productivity is to reform traditional irrigation systems and move towards the development of new irrigation systems. Undoubtedly, the main task of developing new irrigation systems to ensure the country's food security is to optimize water use in the agricultural sector as the main consumer of water resources in the country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • soil moisture
  • Irrigation Systems
  • Karaj
  • LEACHW
قایاری، ف. 1390. ارائه مدلی برای شبیه‌سازی و تخمین عملکرد گندم زمستانه در شرایط آبی و دیم. رساله دکتری. دانشگاه. آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات تهران.
جلینی، م.، ف. کاوه، ا. پذیرا، م. پاره­کار و م.ج.عابدی.1384. برآورد رطوبت در محدوده توسعه ریشه چغندر با استفاده از مدل LAECHM .مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. سال دوازدهم. ویژه‌نامه زراعت و اصلاح نباتات. صفحه: 28-38.
ذاکری‌نیا، م. پاره کار، م.1382. بررسی تأثیر پارامترهای فیزیکی خاک بروی چگونگی حرکت آب و املاح به کمک مدل LEACHC. مجموعه مقالات همایش سراسری آبیاری، ساری.
صمدی مرزونی، ف. 1390. تأثیر پخش سیلاب بر روی آب‌های زیرزمینی دشت گربایگان فارس با استفاده از مدل LEACHW. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مراغه.
نشاط، ع. کاوه، ف. و پاره­کار، م. 1385. برآورد تبخیر ماندگار از سطح خاک بدون پوشش توسط مدل LEACHM و مقایسه نتایج با مدل بیلان آب. مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزی. سال دوازدهم. شماره (2).
Clement, R.S., Jong, R.De., Hayhoe, H.N., Reynolds, W.D., and Hares, M. 1994. Testing and comparison of three unsaturated soil water flow models. J.Agri. Water management. 25:135-152.
Gee, G.W., and Bauder, J.M. 1986. Partical-size analysis. Pp 383-411. In: Page, A. L., and et al (Eds), Methods of Soil Analysis, Part 1, Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monogroph No. 9 (2nd edition), American Society of Agronomy, Madison, WI.
Hatiye, S.D., Prasad, K.S.H., Ojha, C.S.P., and Adeloye, A.J. 2016. Estimation and Characterization of Deep Percolation from Rice and Berseem Fields Using Lysimeter Experiments on andy Loam Soil, Journal of Hydrologic Engineering 21(5): 501-606.
Hillel, D., 1998. Environmental Soil Physics: Fundamentals, Applications, and Environ-mental Considerations. Academic press.
Hou, L., Wang, X.S., Hu, B.X., Shang, J., and Wan, L. 2016. Experimental and numerical investigations of soil water balance at the hinterland of the Badain Jaran Desert for groundwater recharge estimation, Journal of Hydrology.
Hutson, J. L. and Wagenet, R.J. 1992. LEACHM (Leaching Estimation and Chemistry Model): A process-based model of water and solute movement, transformations, plant uptake and chemical reactions in the unsaturated zone, Vers. 3.0. Department of Soil, Crop and Atmospheric Sciences. Cornell Univ., Ithaca, N.Y.
Parehkar, M .1998. Recharge processes under Arid semi-Arid areas, (Laboratory experiment and modeling). Ph. D. thesis, Cranfield uni. Silsoe College.
Pei, H., Min, L., Qi, Y., Liu, X., Jia, Y., Shen, Y., and Liu, C. 2017. Impacts of varied irrigation on field water budegts and crop yields in the North China Plain: Rainfed vs. irrigated double cropping system. Agricultural Water Management 190 (Supplement C): 42-54.
Smith, W.N., Reynolds, W.D., De Jong, R., Clemente, R. S., and Topp. E. 1995. Water flow throuth intact soil columns: Measurement and simulation using LEACHM. J. Environ. Qual. 24: 874-881.
Scanlon, B. R., Keese, K.E., Flint, A. L., Flint, L.E., Gaye, C. B., Edmunds, W.M. and Simmers, I. 2006. Global synthesis of groundwater recharge in semiarid and arid regions, Hydrological Processes 20(15): 3335-3370.
Walkley A., Black I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1): 29-38.