مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

ارزیابی کارآیی دو مدل WinSRFR و SIRMOD در شبیه‌سازی آبیاری جویچه‌ای با استفاده از روش اینرسی صفر و مقایسه آن با داده‌های مزرعه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
چنور عبدی 1
ستار زندسلیمی 1
امید بهمنی 2
1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا
2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان، ایران.
چکیده
با توجه به اینکه سامانه آبیاری سطحی از پرکاربردترین روش آبیاری در کشور است، افزایش کارآیی این سامانه آبیاری از سیاست‌های کلان کشور محسوب می‌شود. در این پژوهش با انجام شبیه‌سازی جریان آبیاری سطحی با استفاده از روش حل معادلات سنت‌ ونانت (روش اینرسی صفر) در دو نرم‌افزار SIRMOD و WinSRFR و مقایسه آن با مشاهدات مزرعه‌ای در مرکز تحقیقات نیشکر اهواز، کارآیی دو نرم‌افزار در شبیه‌سازی جریان آبیاری سطحی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس شاخص‌های آماری مورد بررسی، مشاهده گردید که هر دو نرم‌افزار توانایی خوبی در شبیه‌سازی جریان در آبیاری جویچه‌ای دارند. هر دو مدل زمان پیشروی و رواناب را بیشتر و مقدار نفوذ را کمتر از مقادیر اندازه‌گیری شده، محاسبه نمودند. در بررسی شاخص‌های عملکرد آبیاری جویچه‌ای نیز مشخص گردید که شبیه‌سازی مدل WinSRFR با مقدار راندمان کاربرد بیشتر و رواناب کمتر، به داده‌های اندازه‌گیری شده نزدیک‌تر می‌باشد. بر اساس نتایج موجود، عملکرد نرم‌افزار WinSRFR با اختلاف کمی (زمان پیشروی 4 درصد، حجم نفوذ 3 درصد و رواناب 6 درصد)، بهتر از نرم‌افزار SIRMOD می‌باشد. همچنین مشاهده گردید که بر اساس آزمایش‌های صحرایی، خطاهای نسبی حجم آب ورودی و نفوذ توسط نرم‌افزارهای WinSRFR به ترتیب 3/1، 7/2 و SIRMOD، به ترتیب 9/4 و 5/4 درصد محاسبه شد. در تخمین رواناب بهترین و ضعیف‌ترین عملکرد به میزان 2/30 و 5/32 مترمکعب به ترتیب در نرم‌افزارهای WinSRFR و SIRMOD مشاهده گردید.
کلیدواژه‌ها
آبیاری سطحی
ارزیابی عملکرد
سنت ونانت
مدل‌های آبیاری

عنوان مقاله English

Evaluating The Efficiency of WinSRFR and SIRMOD Models in The Simulation of Furrow Irrigation Using the Zero Inertia Method and Comparing Them with Field Data

نویسندگان English

Chonoor Abdi 1
sattar zandsalimi 1
omid bahmani 2
1 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده English

Considering that the surface irrigation system is one of the most widely used irrigation methods in the country, increasing the efficiency of this irrigation system is considered one of the country's main policies. In this research, by simulating surface irrigation flow using the method of solving Saint-Venant's equations (zero inertia method) in SIRMOD and WinSRFR software and comparing it with field observations in Ahvaz Sugarcane Research Center, the efficiency of the two softwares was investigated in the simulation of surface irrigation flow. Based on the analyzed statistical indicators, it was observed that in general, both softwares have a good ability to simulate the flow in furrow irrigation. Both models calculated the advance time and runoff more and the infiltration value less) than the measured values. In the investigation of furrow irrigation performance indicators, it was also found that the WinSRFR model simulation with higher application efficiency and lower runoff is closer to the measured data. Based on the results, the performance of WinSRFR software is better than SIRMOD software with a little difference (advance time 4%, infiltration volume 3% and runoff 6%). Also, it was observed that based on field experiments, the relative errors of inflow and infiltration water volumes were calculated by WinSRFR software 1.3, 2.7 and SIRMOD, 4.9% and 4.5%, respectively. In the estimation of runoff, the best and weakest performance was observed in the amount of 30.2 and 32.5 cubic meters, respectively, in WinSRFR and SIRMOD software

کلیدواژه‌ها English

irrigation models
performance evaluation
saint venants
surface irrigation
اسفندیاری، م. 1387. بهبود راندمان­های آبیاری با تسطیح لیزری اراضی زراعی، مجموعه مقالات دومین سمینار راهکارهای بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی، کرج، ایران. صفحه­های 220-207.
حیدری، ن. و حقایقی مقدم، س. ا. 1380. کارایی مصرف آب بعضی محصولات غالب در مناطق مختلف ایران. گزارش برای وزارت جهاد کشاورزی. موسسه تحقیقات فنی مهندسی کشاورزی. کرج. ایران.
زارع چنیجانی، ن. 1390. ارزیابی مدل‌های SIRMOD و WinSRFR 3.1 در تحلیل، طراحی و شبیه­سازی هیدرولیکی سامانه­های آبیاری سطحی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته آبیاری و زهکشی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر.
تقی زاده، ز.، وردی نژاد، و.ر.، ابراهیمیان، ح. و خان محمدی، ن. 1391. ارزیابی مزرعه­ای و تحلیل سامانه آبیاری سطحی با winSRFR ( مطالعه موردی آبیاری جویچه‌ای). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). (26) 6: 1459-1450.
سروش، ف. و ریاحی مدوار، ح. 1398. تحلیل عدم قطعیت پارامترهای نفوذ مدل شبیه­سازی آبیاری جویچه­ای winSRFR با روش مونت‌کارلو. تحقیقات آب و خاک ایران. (50) 4: 991-1007.
عباسی، ف. 1387. روش­های بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی. مجموعه مقالات دومین سمینار راهکارهای بهبود و اصلاح سامانه­های آبیاری سطحی. کرج، ایران. صفحه­های 12-1.
غلامی سفیدکوهی، م، ع. و کولائیان، ع. 1393. ارزیابی مزرعه‌ای و آنالیز حساسیت مدل SIRMOD در آبیاری شیاری. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (8) 3: 483-473.
فراستی، م.، فرزی، س. و پورمحمد، پ. 1397. ارزیابی مزرعه­ای و تحلیل سامانه آبیاری جویچه­ای با مدل­های SIRMOD و .WinSRFR مجله محیط‌زیست و مهندسی آب. (4) 3: 207-215.
مکاری قهرودی، ا.، لیاقت، ع. و نحوی نیا، م. ج. 1392. کاربرد مدل WinSRFR در شبیه­سازی آبیاری جویچه­ای، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (1) 7: 67-59.
هوشمند، م.، رجا، ا.، پورغلام آمیچی، م. و ابراهیمیان، ح. 1398. مقایسه دو نرم­افزار SIRMOD و WinSRFR با روش­های مختلف تخمین نفوذپذیری به‌منظور طراحی و مدیریت آبیاری جویچه­ای. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. (6) 2: 102-91.
Abbasi, F., Mahmoodian Shooshtari, M. and Feyen, J. 2003. Evaluation of various surface irrigation numerical simulation models. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 129(3): 208–213.
Adamu, T., Ayana, M. and Aregay, G. 2022. Optimization of furrow irrigation decision variables: the case of wonji shoa sugar estate, Ethiopia. Discover Water. 2:10.
Ahmadabadi, Y. H., Liaghat, A., Sohrabi, T., Rasoulzadeh, A. and Ebrahimian, H. 2020. Improving performance of furrow irrigation systems using simulation modelling in the Moghan plain of Iran. Journal of Irrigation and Drainage. 1–19.
Anwar, A. A., Ahmad, W., Bhatti, M. T. and Haq, Z. U. 2016. The potential of precision surface irrigation in the Indus. Basin Irrig. Syst J Irrig Sci. 34(5): 379–396.
Bakker, D. M. and Plunkett, G. 2006. Application efficiencies and furrow infiltration functions of irrigations in sugar cane in the Ord River Irrigation Area of North Western Australia and the scope for improvement. Agricultural Water Management. 83(1): 162-172.
Bautista, E., Clemmens, A. J., Strelkoff, T. S. and Niblack, M. 2009a. Analysis of surface irrigation systems with WinSRFR—Example application. Agricultural Water Management. 96(6): 1162–1169.
Bautista, E., Clemmens, A. J., Strelkoff, T. S. and Schlegel, J. L. 2009b. Modern analysis of surface irrigation systems with WinSRFR. Agricultural Water Management. 96(7): 1146-1154.
Bautista, E., Schlegel, J. L. and Strelkoff,T. S. 2012. WinSRFR 4. 1 Use Man. Arid Land Agric. Res. Cent.
Chen, B., Ouyang, Z. and Zhang, S. H. 2012. Evaluation of hydraulic process and performance of border irrigation with different
 
 regular bottom configurations. J Resour Ecol. 3 (2): 151–160.
Clemmens, A. J., Dedrick, A. R. and Strand, R. J. 1995. BASIN—a computer program for the design of level-basin irrigation systems, version 2.0, WCL Report 19. USDA-ARS U.S. Water Conservation Laboratory, Phoenix, AZ.
Ebrahimian, H. and Liaghat, A. 2011. Field evaluation of various mathematical models for furrow and border irrigation systems. Journal of Soil and Water Research. 6(2): 91-10.
Ebrahimian, H. 2014. Soil Infiltration Characteristics in Alternate and Conventional Furrow Irrigation using Different Estimation Method. KSCE Journal of Civil Engineering. 18(6): 1904-1911.
Ebrahimian, H., Liaghat, A., Parsinejad, M., Playan, E., Abbasi, F., Navabian, M. and Latorre, B. 2013.Optimum design of alternate and conventional furrow fertigation to minimize nitrate loss. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 139(11):911–921.
Esfandiari, M. and Maheshwari, B. l. 2000. Sensitivity of farrow irrigation models to input parameters. Agriculture Engineering Journal. 9(3,4): 117-128.
Ismail, S. M., Thabet, A., Abdel, El-Al. and Omara, A. I. 2021. Mproving irrigation performance of raised bed wheat using the WinSRFR model under Egyptian condition. Misr J Ag Eng. 38(4): 309–332.
Gillies, M. H., Smith, R. J., Williamson, B., Shanahan, M. 2010. Improving performance of bay irrigation through higher flow rates irrigation. Aust. Conf. Syd, Aust.
Kay, M. 1990. Recent developments for improving water management in surface and overhead irrigation. Agricultural Water Management. 17(1-3): 7-23.
Kifle, M., Gebremicael, T. G., Girmay, A. and Gebremedihin, T. 2017. Effect of surge flow and alternate irrigation on the irrigation efficiency and water productivity of onion in the semi-arid areas of North Ethiopia. Agricultural Water Management. 187: 69–76.
Lalehzari, R., Ansari Samani, F. and Boroomand-nasab, S. 2015. Analysis of evaluation indicators for furrow irrigation using opportunity time. Journal of Irrigation and Drainage. 64: 85–92.
Majdzadeh, B., Ojaghloo, H., Ghaobadi-Nia, M., Sohrabi, T. and Abbasi, F. 2009. Estimating infiltration parameter for simulation of advance flow in furrow irrigation. In International Conference on Water Resources (ICWR 2009).
Mazarei, R., Mohammadi, A. S., Naseri, A. A., Ebrahimian, H. and Izadpanah, Z. 2020. Optimization of furrow irrigation performance of sugarcane fields based on inflow and geometric parameters using WinSRFR in Southwest of Iran Agricultural Water Management. 228: 105899.
Mehri, A., Soltani Mohammadi, A., Ebrahimian, H. and Boroomandnasab, S. 2023. Evaluation and optimization of surge and alternate furrow irrigation performance in maize fields using the WinSRFR software. Agricultural Water Management. 276: 108052.
Moravejalahkami, B., Mostafazadeh-Fard, B., Heidarpour, M., Abbasi, F. 2009. Furrow infiltration and roughness prediction for different furrow inflow hydrographs using a zero-inertia model with a multilevel calibration approach. Journal of bio systems engineering. 374 – 381.
Salahou, M. K., Jiao, X., Lu, H. 2018. Border irrigation performance with distance-based cut-off. Agricultural Water Management. 201: 27–37.
Sayari, S., Rahimpour, M., Zounemat-Kermani, M. 2017. Numerical modelling based on a finite element method for simulation of flow in furrow irrigation. Paddy Water Environ. 15 (4): 879–887.
Seifi, A., Golestani Kermani, S., Mosavi, A and Soroush, F. 2023. Uncertainty Assessment of WinSRFR Furrow Irrigation Simulation Model Using the GLUE Framework under Variability in Geometry Cross Section, Infiltration and Roughness Parameters. Water 2023. 15(6), 1250. 1-33.
Smith, R. J. and Uddin, M, J. 2020. Selection of flow rate and irrigation duration for high performance bay irrigation. Agricultural Water Management. 228: 105850.
Smith, R. J., Raine, S. R., Minkovich, J. 2005. Irrigation application efficiency and deep drainage potential under surface irrigated cotton Agricultural Water Management. 71(2): 117–130.
Strelkoff, T. S., Clemmens, A. J. and Schmidt, B. V. 1998. SRFR Version 3.31—A model for simulating surface irrigation in borders, basins and furrows. US Department of Agricultural Research Service, U.S. Water Conservation Laboratory, Phoenix, AZ.
Strelkoff, T. S., Clemmens, A. J., Schmidt, B. V. and Slosky, E. J. 1996. BORDER—A Design and Management Aid for Sloping Border Irrigation Systems. WCL Report 21. US Department of Agriculture Agricultural Research Service, U.S. Water Conservation Laboratory, Phoenix, AZ.
Strelkoff, T. S. and Clemmens, A. J. 2007. Hydraulics of surface systems. Design and operation of farm irrigation systems, G. Hoffman and R G Evans eds, American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI.
Strelkoff, T. and Katapodes, N. D. 1977. Border irrigation hydraulics with zero-inertia. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 103(3): 325–342.
Walker, W. R. 1993. SIRMOD, Surface irrigation simulation software. User Guide and Technical.
Wu, D., Xue, J., Bo, X., Meng, W., Wu, Y. and Du, T. 2017. Simulation of irrigation uniformity and optimization of irrigation technical parameters based on the SIRMOD. Model Altern. Furrow Irrig. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 66 (4): 478–491.
Xu, J., Cai, H., Saddique, Q., Wang, X., Li, L., Ma, C. and Lu, Y. 2019. Evaluation and optimization of border irrigation in different irrigation seasons based on temporal variation of infiltration and roughness. Agricultural Water Management. 214: 64–77.