Water Management in Agriculture

Water Management in Agriculture

Comparison Of Hydraulics and Efficiency of Border Irrigation System with Different Water Managements for Alfalfa Cultivation in Khuzestan Province

Document Type : Original Article

Authors
1 b Department of Water Sciences & Engineering, Jahrom University, P.O. Box 74137-66171, Jahrom, Iran
2 Graduated Master's degree student in irrigation and drainage, 4Department of Water Sciences & Engineering, Jahrom University, P.O. Box 74137-66171, Jahrom, Iran
3 Asistant Profesor AERI
4 Department of Water Sciences & Engineering, Jahrom University, P.O. Box 74137-66171, Jahrom, Iran
Abstract
Determining water consumption management indicators in order to select irrigation methods with the highest efficiency is one of the most important strategies for large-scale planning for optimal water use in any country. In this study, the effect of five different management methods of border irrigation was evaluated on improving irrigation efficiency with the goal of increasing alfalfa production. The experimental field included five test plots: A, B, C, D and E, where the respective irrigation methods applied were traditional open-end border irrigation as the control, cut-back (flow reduction) border irrigation with open-end,  cut-back border irrigation with closed-end, surge (wave) border irrigation with 5 pulses open-end, and surge border irrigation with 3 pulses open-end. The average reduction of applied water in treatments B, C, D, and E compared to the control (A) were 99, 73, 151, and 11 cubic meters of water per hectare, respectively. Applying methods B, C, D, and E also led to an increase in water advance speed by 20%, 16%, 24%, and 12.5%, respectively, compared to traditional irrigation, resulting in improved uniformity water distribution along the borders and reduced surface runoff losses. The percentage of surface runoff in management methods E, D, C, B, and A was determined to be 31, 27, 0, 14, and 18, respectively, and the percentage of deep percolation losses in these methods was 27, 32, 35, 14.27, and 14.68, respectively. Furthermore, the irrigation efficiency in methods E, D, C, B, and A was calculated to be 45%, 55%, 67%, 71%, and 73%, respectively. The use of 3-pulse surge, 5-pulse surge, cut-back with closed-end, and cut-back with open-end were more effective in water saving and increasing the irrigation efficiency compared to the traditional irrigation method. Meanwhile, the cut-back method with closed-end despite having zero surface runoff, exhibited the highest deep percolation losses. On the other hand, Surge methods had the lowest water losses, with the 5-pulse method showing the least surface runoff. Furthermore, the efficiency of the two models, Surface and WinSrfr, was compared in simulating the hydraulics of each method and estimating water application efficiency. The error of  the average water application  efficiency calculated by the Surface and WinSrfr models, compared to the average field values, was found to be 1.6 and 0.21, respectively, indicating the higher accuracy of the WinSrfr model under this studied conditions.
Keywords

تافته، آ. و امداد، م.ر. 1399. مقایسه دو مدل SIRMOD و SRFR در برآورد راندمان کاربرد آب در آبیاری نواری در مزارع گندم. نشریه علمی پژوهشی آبیاری و آب ایران. 12(2): 171-185.
چاری، م. م. 1399. مقیاس سازی معادله‌ بیلان حجمی در آبیاری نواری. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 51(2): 353-362.
 حمدی احمدآباد، ی.، لیاقت، ع. م.، سهرابی، ت.، رسول‌زاده، ع. و نظری، ب. 1396. بهبود عملکرد آبیاری سطحی با مدیریت زمان قطع جریان در مدل SIRMOD. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 48(4): 811-822.
حیدری، ن. و عباسی، ف. 1395. بهینه کردن پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری نواری: مطالعه موردی شبکه آبیاری و زهکشی رامشیر. مجله تحقیقات کاربردی مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 17 (۶۶):55-70.
رحمانی علی‌آبادی، س.، طاووسی، م. و گلکار حمزیی یزد، ح.ر. 1396. ارزیابی بازده آبیاری جویچه‌ای با نرم‌افزار WINSRFR و SIRMOD. همایش جامع کشاورزی منابع طبیعی و محیط‌زیست پایدار، تهران.
رضاوردی‌نژاد، و.، احمدی، ح.، همتی، م. و ابراهیمیان، ح. 1395. ارزیابی و مقایسه روش‌های مختلف تخمین پارامترهای نفوذ در سیستم‌های مختلف آبیاری جویچه‌ای و رژیم‌های مختلف جریان ورودی. نشریه علوم آب و خاک. ۲۰ (۷۶): 176-161.
زاهدپور. ح.، رضاوردی‌نژاد، و. و دهقانی سانیج، ح. 1396. ارزیابی بازده کاربرد و بهره‌وری سامانه‌های آبیاری سطحی در مزارع منطقه نازلوچای، دشت ارومیه. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. ب. 31 (۴):698-685.
شاهرخ‌نیا، م. ع.، عباسی، ف.، ناصری، ا.، دهقانیان، ا.، اسلامی، ا.، سلامتی، ن.، مقبلی دامنه، ا.، زارع مهرانی، ا. 1401. تعیین میزان آب کاربردی و بهره‌وری آب باغات لیموترش در کشور. تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 23(87): 1-20.
شاهرخ‌نیا، م. ع.، عباسی، ن. و عباسی، ف. 1400. بررسی میزان حجم آب آبیاری و بهره‌وری آب باغات گردو در استان فارس. نشریه آبیاری و زهکشی ایران.6 (15): 1369-1361.
عباسی، ف.، سهراب، ف. و عباسی، ن. 1395. ارزیابی وضعیت راندمان آب آبیاری در ایران. مجله تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 17 (67): 113-128.
عزیزپور، س و غلامی سفیدکوهی. م. ع. 1394. بررسی روابط بین متغیرهای ورودی و شاخص‌های کارایی در سیستم آبیاری نواری. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 22 (2): 253-243.
فراستی، م.، فرزی، س. و پورمحمد، پ. 1397. ارزیابی مزرعه‌ای و تحلیل سیستم آبیاری جویچه‌ای با مدل‌های SIRMOD و WinSRFR. نشریه محیط‌زیست و مهندسی آب. 4 (3): 207-215.
کیاسی، غ.، نظری، س.، موسوی، ع. ا. و جباری، م.م. 1389. ارزیابی اثر جریان موجی (تناوب) بر ضرایب معادله نفوذ در آبیاری شیاری. دومین همایش ملی کشاورزی و توسعه پایدار (فرصت‌ها و چالشهای پیش رو)، شیراز.
مختاران، ع.، ناصری، ع.ع. و کشکولی، ح.ع. 1392. تعیین ضخامت فصل مشترک آب‌شور- شیرین در اراضی تحت آبیاری و آب زیرزمینی شور و کم‌عمق. دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، تهران: دانشگاه تهران. 8-7 آبان.
مرادزاده، م. برومندنسب، س. لاله‌زاری ر. و بهرامی م. 1392. ارزیابی عملکرد و آنالیز حساسیت مدل‌های مختلف نرم‌افزار SIRMOD در طراحی آبیاری جویچه‌ای. مهندسی منابع آب. 6 (18): 63-73.
معروف‌پور، ع.، وطن‌خواه، ح. و بهزادی نسب، م. 1395. ارزیابی راندمان سیستم آبیاری نواری در برخی مزارع دشت زرینه‌رود میاندوآب. نشریه علمی پژوهشی آبیاری و آب ایران.7 (1): 83-96
میرزایی ع. ا.، صدرالدینی ع.ا. و ناظمی ا. ح. 1390. شبیه‌سازی آبیاری موجی و مقایسه‌ی آن با جریان پیوسته. نشریه مهندسی منابع آب  تابستان 1390. 4 (9): 75-86.
Aljumily. A.M.H. and Al-Hadeethi. I.K. 2021. The Use of Dual and Surge Irrigation to Improve The Efficiency of Surface Irrigation. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Science (Vol. 761, No. 1, p. 012005)
Javadi. A. Shayannejad. M. Ebrahimian. H. and Ghorbani-Dashtaki. S. 2022. Simulation modeling of border irrigation performance under different soil texture classes and land uses. Modeling Earth Systems and Environment. 8(1):1135-1144.
Khalifa, E.S., Okasha, A. and Shawat, S., 2019. Development of surface irrigation using surge irrigation technique. Journal of Fresenius Environmental Bulletin. 28(4): 3121-3130.
Okuda. Y. Onishi. J. Omori. K. Oya. T. Fukuo. A. Kurvantaev. R. Shirokova. Y. and Nasonov. V. 2015. Current status and problems of the drainage system in Uzbekistan. Journal of arid land studies. 25(3):81-4.
Sial, J.K., Khan, M.A. and Ahmad, N., 2006. Performance of surge irrigation under borders. Pak. J. Agri. Sci. 43(3-4):186-192.
Valipour, M., 2013. Increasing irrigation efficiency by management strategies: cutback and surge irrigation. ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. 8(1): 35-43.
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 under alternate furrow irrigation. Irrigation and Drainage, 66(4): 478-491.