مدل SIRMOD یکی از ابزارهای بسیار مفید در ارزیابی سیستم های آبیاری است که باید قبل از به کارگیری آن در عمل مورد ارزیابی قرار گرفته و درجه تاثیر پارامترهای ورودی در نتایج حاصله بررسی شود. حساسیت مدل SIRMOD در سه روش حل رابطه سانت – ونانت با ±25% تغییر در پارامترهای ورود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که مدل در فاز پیشروی و حجم رواناب در سه روش حل به دبی جریان ورودی و ضرایب تابع نفوذ حساسیت بیشتری نسبت به سایر پارامترها (شیب، ضریب زبری و مقطع نشتی) از خود نشان می دهد. و در حجم آب نفوذ یافته به ضرایب تابع نفوذ و دبی بیش از سایر پارامترها حساس می باشد. این مدل به روش های حل رابطه سانت ونانت حساسیتی نشان نمی دهد. حساسیت مدل نسبت به نوع خاک نیز تغییر می کند. درصد تغییر در پارامترهای ورودی در اولویت حساسیت نقشی ندارد. به طور کلی پارامترهایی که باید با حداکثر دقت اندازه گیری شوند شامل دبی ورودی و ضرایب تابع نفوذ خاک می باشد.

کمبود و بحران آب، بهبود مدیریت و به تبع آن افزایش بازدهی شبکه های آبیاری را ضروری می سازد. از آن جایی که درصد زیادی از زمین های کشاورزی در ایران به صورت جویچه ای آبیاری می شوند، پژوهش درباره ی کاربرد روش مذکور ضروری است. در این پژوهش دقت شبیه-سازی مدل های SIRMOD وWinSRFR با داده های برداشت شده در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. آزمایش های صحرایی در مزرعه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی کرمانشاه انجام شد. خاک مزرعه دارای بافت لوم رسی با چگالی ظاهری g/cm3 18/1 بود که تحت آبیاری جویچه ای قرار گرفت. داده ها از یک جویچه انتها باز به طول m 25 و عرض cm 65، شیب m/m 007/0 با دبی l/s 4 و شرایط آبیاری با جریان پیوسته برداشت شد. نتایج نشان داد که درصد متوسط خطای پیش بینی زمان پیشروی در مدل WinSRFR، به میزان 7 درصد کمتر ازSIRMOD بود. همچنین مقدار λ در شبیه سازی راندمان کاربرد با مدل WinSRFR و SIRMOD به ترتیب به میزان 82/0 و 68/0 بود که به ترتیب میزان خطا را 18و 32 درصد برآورد نمودند. در برآورد متوسط عمق آب نفوذ یافته، مدل های WinSRFR و SIRMOD به ترتیب با مقدار λ ، 97/0 و 11/1 متوسط عمق آب نفوذ یافته را تخمین زدند. این نتایج نشان داد مدل WinSRFR با خطای 3 درصدی و با دقت بالاتری نسبت به مدل SIRMOD راندمان کاربرد را شبیه سازی نموده است. نتایج نشان داد مدل WinSRFR مدلی کاربردی و با دقت بالاتر نسبت به مدل SIRMOD است.

برنامه کامپیوتری SIRMOD یک مدل شبیه سازی است که در طراحی و مدیریت سیستم های آبیاری سطحی استفاده می شود. در این مدل معادلات سانت- ونانت با سه روش هیدرودینامیک کامل، اینرسی صفر و موج کینماتیک حل می گردد. در این تحقیق عملکرد مدل در مزرعه ای با خاک رسی واقع در مزارع تحقیقاتی دانشگاه تهران مورد ارزیابی قرار گرفت. 15 دبی مختلف از 0.8 تا 1.2 لیتر در ثانیه به شیارهایی به طول 200 متر و به فاصله 0.75 متر عرضه شد. اندازه گیری های مزرعه ای به منظور تعیین سرعت پیشروی، رواناب، نفوذ، مقطع جریان و دبی ورودی انجام گرفت و نتایج آن با برآوردهای برنامه کامپیوتری فوق مورد مقایسه قرار گرفت و نتایج نشان داد که مدل در سه روش حل رابطه سانت- ونانت، سرعت پیشروی و نفوذ را کمتر از نتایج مزرعه ای برآورد می نمایند. بررسی نشان می دهد که میزان پیشروی در مدل هیدرودینامیک به مقادیر مشاهده شده نزدیکتر است. در مقایسه رواناب، مدل برآورد بیشتری از مقادیر مشاهده شده از خود نشان می دهد که طبیعتاً برآورد بیشتری از رواناب، برآورد کمتری از مقادیر حجم نفوذ یافته را در پی داشته است.  

مدل های آبیاری سطحی وسیله ای جهت ارزیابی و طراحی روش های آبیاری سطحی هستند. با استفاده از آن می توان تمام مراحل یک آبیاری کامل را شبیه سازی و طراحی و با تغییر عوامل ورودی که در حقیقت عوامل طراحی هستند به سامانه ای با راندمان بالادست یافت. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای معادله نفوذ، عمق آب نفوذ یافته در مزرعه، پارامترهای ارزیابی مزرعه شامل راندمان کاربرد آب در مزرعه، درصد تلفات رواناب، راندمان یکنواختی و نفوذ عمقی به­وسیلۀ نرم­افزار SIRMOD است. ابتدا داده های موردنیاز از محل مزرعه­ای واقع در دشت کبودرآهنگ روستای طاسران با اندازه گیری های صحرایی جمع آوری شد. سپس مدل­های موجود در مدل SIRMOD که شامل مدل هیدرودینامیک، اینرسی صفر و موج سینماتیک است مورد ارزیابی و شبیه­سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که داده های برآورد شده توسط مدل با داده­های زمان پیشروی مشاهده شده در مزرعه مطابقت داشت. بهترین نتایج شبیه سازی حجم نفوذ یافته با متوسط خطای 5/5% و برای حجم رواناب با متوسط خطای 8/0% پیش بینی شد. به طورکلی بر اساس نتایج این پژوهش، نرم­افزار SIRMOD شبیه سازی مناسبی از سیستم آبیاری جویچه ای انجام داد.

با توجه به کاهش کمی و کیفی منابع آب از یک سو و از سوی دیگر افزایش رشد جمعیت، یکی از اصلی ترین سیاست های کلان کشور برای امنیت غذایی، توسعه عمودی کشاورزی از طریق افزایش بهره وری آب می باشد. کم آبیاری به روش آبیاری جویچه ای یک درمیان یکی از روش های مدیریت آب در مزرعه بوده که کاربرد آن سبب افزایش بهره وری شده و تولید محصول به ازاء واحد آب آبیاری را افزایش می دهد. هدف از تحقیق حاضر ارزیابی و شبیه سازی جریان در آبیاری جویچه ای یک درمیان گندم با استفاده از نرم افزار SIRMOD است. جهت نیل به این هدف از داده های تحقیقاتی انجام شده طی سال های 1384 الی 1386 در ایستگاه تحقیقاتی شهید زنده روح کرمان استفاده شد. این تحقیق در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار روش آبیاری جویچه ای معمولی و یک درمیان با دو فاصله کاشت 50 و 60 سانتی متر (T50، T100، T60 و T120) در سه تکرار انجام شده است. نتایج ارزیابی توسط مدل حاکی از این است که راندمان های کاربرد، آبیاری و توزیع آب در روش جویچه ای یک درمیان تا دو برابر روش جویچه ای رایج قابل افزایش می باشد. نتایج مقایسه زمان پیشروی آب در داده های حاصل از آزمایش و خروجی مدل اختلافاتی به میزان 4، 10، 27 و 43 دقیقه را به ترتیب در تیمارهای T60، T120، T100 و T50 نشان داد. در مجموع نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که آبیاری یک درمیان با فاصله 60 سانتی متر جویچه ها (T120)، برای محصول گندم حتی در خاک شنی لومی مناسب است و باعث افزایش راندمان های کاربرد، آبیاری و توزیع می گردد.

امروزه بحران آب از نگرانی های بسیار جدی در جهان به شمار می رود و به همین جهت صرفه جویی در مقدار آب مصرفی در کشاورزی که بیش ترین تلفات آب را می تواند داشته باشد، امری ضروری است. با تحقیق روی راندمان آبیاری سطحی و ارائه راه حل های مناسب می توان باعث کاهش تلفات ناشی از آبیاری و در پی آن افزایش راندمان آبیاری شیاری شد. به این منظور از مدل SIRMOD که توانایی شبیه سازی هیدرولیک آبیاری سطحی را دارد جهت به دست آوردن ضریبی تحت عنوان CR (نسبت زمان قطع جریان به زمان پیشروی) استفاده شد و در پی آن نمودار هایی بر اساس بافت خاک، دبی، طول مزرعه و ضریب CR به دست آمد که می توان از آن ها جهت بهبود و سهولت طراحی سامانه های آبیاری جویچه ای و افزایش بازده کارایی مصرف آب آبیاری، استفاده نمود. در این تحقیق ابتدا ارزیابی سیسستم آبیاری ردیفی با سه نرخ جریان ورودی 5/0، 8/0 و 15/1 لیتر بر ثانیه در مزرعة دانشکدة کشاورزی دانشگاه بیرجند صورت پذیرفت. سپس، برای اطمینان از درست بودن عملیات شبیه سازی و نتایج خروجی، مدل SIRMOD مورد واسنجی و صحت سنجی قرارگرفت. در ادامه با استفاده از مدل SIRMOD ضرایب CR بهینه برای سامانة آبیاری جویچه ای با چهار طول مختلف و خاک هایی با بافت لومی-شنی به دست آمد که نتایج حاصل از شبیه سازی آن ها برای نرخ ورودی جریان 5/0 لیتر بر ثانیه، شامل ضریب CR برابر 7/5 برای طول 100 متر، 47/4 برای طول 120 متر، 05/3 برای طول 150 متر و 25/1 برای طول 200 متر بودند. هم چنین، برای نرخ ورودی جریان برابر 8/0 لیتر بر ثانیه ضرایب CR بهینه برابر بودند با 95/5 برای طول 100 متر، 24/5 برای طول 120 متر، 19/4 برای طول 150 متر و 73/2 برای طول 200 متر و برای نرخ ورودی جریان مساوی با 15/1 لیتر بر ثانیه نیز ضرایب CR بهینه به ترتیب برای طول های 100، 120، 150 و 200 متر برابر با 9/5، 05/5، 5/4 و 58/3 بودند که در این بین بهترین راندمان کاربرد آب در مزرعه (57/92 درصد) مربوط به نرخ ورودی جریان 5/0 لیتر بر ثانیه و طول 200 متر، زمان قطع جریان 335 دقیقه و ضریب CR برابر 25/1 بود.

این تحقیق با هدف تحلیل عملکرد سیستم آبیاری موجی و بهینه کردن پارامترهای مدیریتی و طراحی انجام پذیرفت. بدین منظور، با ایجاد جویچه هایی با طول 80 متر و شیب 1/1 درصد، با اجرای چهار تیمار آبیاری موجی در دو دبی 6/0 و 8/0 لیتر بر ثانیه و دو زمان چرخة 40 و 50 دقیقه، پارامترهای آب و خاک برداشت و مدل آبیاری سطحی SIRMOD واسنجی و ارزیابی شد. سپس، منحنی های هم بازده سیستم آبیاری به منظور بهینه سازی دبی جریان ورودی و زمان قطع جریان و با هدف حداکثر کردن بازده کاربرد، یکنواختی توزیع و کفایت آبیاری استخراج شد. نتایج نشان داد در جویچه های مورد آزمایش با بافت لوم شنی، با تأمین کفایت آبیاری 100درصد، با انتخاب دبی 2/1 لیتر بر ثانیه و زمان قطع جریان 170 دقیقه، یکنواختی توزیع و راندمان کاربرد به ترتیب 84 و 60 درصد خواهد بود. طبق نتایج به دست آمده، در دبی های مختلف با درنظرگرفتن بهترین طول جویچه، با تأمین کفایت آبیاری 100 درصد، راندمان کاربرد تا حداکثر 65 درصد افزایش می یابد، ولی در صورتی که کفایت آبیاری 90 درصد در نظر گرفته شود، در دبی های مختلف، در طول مشخصی از جویچه امکان دسترسی به راندمان کاربرد بیش از 90 درصد وجود دارد.

درصد زیادی از زمین های کشاورزی در ایران به صورت جویچه ای آبیاری می شوند که تحقیق درباره کاربرد روش مزبور نیاز به توجه بیش تری دارد. از طرفی، کسب اطلاعات لازم برای پیش بینی و محاسبه منحنی های پیشروی و پسروی آب در جویچه ها، مستلزم اندازه گیری های دقیق در داخل مزرعه می باشد، که این کار باعث صرف هزینه و وقت زیادی می گردد. مهمترین هدف این پژوهش ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی شبیه های آب پویایی، لختی صفر، و موج تحرکی با کاربرد اطلاعات مزرعه ای با نرم افزار SIRMOD می باشد. هم چنین، این نرم افزار به وسیله سه فراسنج ورودی شامل بده، ضریب زبری مانینگ و شیب زمین نیز مورد تحلیل حساسیت قرار می گیرد. آزمایش های صحرایی در مزرعه پژوهش های دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفت. داده ها از سه جویچه با بافت متوسط رسی به طول های 60، 80 و 90 متر، در سه تکرار و تحت سه بده ی 1، 1.25 و 1.5 لیتر بر ثانیه برداشت شدند. برای خطایابی از چهار شاخص آماری توزیع نسبت به خط 45 درجه (a)، متوسط خطای پیش بینی شبیه (Er)، ضریب وایازی (R2)، و متوسط خطای نسبی شبیه (Ea) استفاده شد. نتایج تحلیل حساسیت نشان دادند که نرم افزار SIRMOD به تغییرات فراسنج های ورودی مذکور حساس است. هم چنین، مقادیر پیش بینی شده در مرحله ی پیشروی برای همه تیمارها و تمامی شبیه ها بیش تر از مقادیر مشاهده شده بود. بطور کلی، مقادیرa و R2 بیانگر مناسب بودن شبیه های آب پویایی، و لختی صفر برای پیش بینی فرایند پیشروی جریان در مقایسه با شبیه موج تحرکی بودند. با مقایسه ی شاخص های آماری مشاهده می شود که شبیه های لختی صفر و آب پویایی در این جا نیز مانند مرحله پیشروی، مرحله پسروی را نسبت به شبیه موج تحرکی بهتر شبیه سازی می کنند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

بررسی راندمان کاربرد آب به عنوان عاملی مؤثر در تعیین بهره وری مصرف آب و ارتقای آن امری ضروری است. از طرف دیگر اندازه­گیری این پارامتر نیازمند صرف وقت و هزینه می باشد. ازاین رو مدل های پیشرفته ای که بتوانند در یک شرایط واقعی شبیه سازی مناسب و با دقت مطلوبی را ارائه دهند بسیار حائز اهمیت خواهند بود. در این پژوهش با استفاده از داده های اندازه گیری شده آبیاری نواری در دو سال 1393 و 1394 از مدل های  هیدرودینامیک کامل(SIRMOD-HD)، اینرسی صفر (SIRMOD-ZI) و SRFR (روش بیلان) برای شبیه سازی راندمان کاربرد آب در آبیاری نواری درکشت گندم استفاده شد. نتایج واسنجی در سال اول نشان داد که مدل هیدرودینامیک کامل و اینرسی صفر به ترتیب با خطای 12 و 13 درصد عملکرد مشابه داشت که در سال دوم این مدل با مدل SRFR مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج ارزیابی در سال دوم نشان داد که  مدل SIRMOD-HD به طور متوسط با ضریب تبیین  89/0 و ریشه میانگین مربعات خطای 86/1 درصد و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال 5 درصد برای شبیه سازی شرایط راندمان کاربرد مناسب بوده و  کارایی بهتری را نسبت به مدل  SRFR از خود نشان می دهد.