به منظور بررسی اثر شیب روی ابعاد پیاز رطوبتی از یک منبع تغذیه خطی در اراضی شیبدار، تحقیقی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تیمار و سه تکرار در پاییز 1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز، در خاکی با بافت سیلتی لوم با دو دبی شش و نه لیتر در ساعت در واحد طول نوار و به ازای سه شیب صفر، دو و پنج درصد انجام شد. پس از گذشت 24 ساعت از پایان زمان آبیاری، با ایجاد یک برش به صورت عمودی ابعاد پیاز رطوبتی اندازه گیری شد. نتایج حاصل از تحلیل های آماری نشان داد با افزایش دبی و شیب، عرض و عمق، مساحت و حجم خیس شده افزایش پیدا می کنند که این افزایش در سطح آماری یک درصد در اراضی با شیب دو و پنج درصد نسبت به زمین مسطح اختلاف معنی دار داشت. افزایش عرض خیس شده برای دبی شش و نه لیتر در ساعت در زمین با شیب دو درصد نسبت به زمین مسطح به ترتیب 10 و سه درصد و برای شیب پنج درصد، 20 و 13 درصد بود. افزایش عمق خیس شده برای دبی شش و نه لیتر در ساعت در زمین با شیب دو درصد نسبت به زمین مسطح، 12.5 و 17 درصد و برای شیب پنج درصد 25 و 35 درصد بود. افزایش مساحت برای دبی شش و نه لیتر در ساعت در زمین با شیب دو درصد نسبت به زمین مسطح، 24 و 28 درصد و برای شیب پنج درصد، 56 و 45 درصد بود.

انسداد قطره چکان ها یکی از مهم ترین مشکلات آبیاری قطره ای زیرسطحی می باشد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر صفحات ژئوکمپوزیت بر پروفیل رطوبتی در سیستم آبیاری زیرسطحی می باشد. بدین منظور پژوهشی در لایسی متردر قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار در سه فاکتور و سه تکرار انجام شد. فاکتور اول آزمایش، شکل ژئوکمپوزیت با مساحت یکسان در دو سطح (مربع شکل با ابعاد (4×4) سانتی مترمربع و مستطیل شکل با ابعاد (2×8) سانتی مترمربع)، فاکتور دوم نوع مواد صفحات ژئوکمپوزیت در دو سطح (دو لایه ژئوتکستایل در دو طرف ژئونت و سطح دوم یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت)، فاکتور سوم نحوه قرار گرفتن در خاک در دو موقعیت (افقی و عمودی) و قطره چکان با پوشش (در دو موقعیت افقی و عمودی) به عنوان تیمار شاهد می باشد. سطح خیس شده زمین و حداکثر سطح خیس شده پروفیل عمقی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد ژئوکمپوزیت مربعی شکل با ابعاد (4×4) سانتی مترمربع، به صورت یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت و نحوه قرارگیری آن در خاک به صورت افقی با کاهش 21.55 درصد سطح خیس شده زمین و افزایش 17.01 درصد سطح خیس شده پروفیل عمقی خاک نسبت به تیمار شاهد (قطره چکان با پوشش به صورت افقی در خاک)، بیش ترین تاثیر و بهترین شرایط بر پروفیل رطوبتی را دارا می باشد. به طورکلی استفاده از ژئوکمپوزیت باعث کاهش سطح خیس شده زمین و افزایش سطح خیس شده در پروفیل های عمقی در سطح معنی دار یک درصد گردیده است.

یکی از مشکلات پیش رو در توسعه سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی، ایجاد مکش در موقع توقف پمپ، ورود خاک به قطره چکان و نهایتا گرفتگی آنها می باشد. استفاده از پوشش در اطراف قطره چکانها می تواند باعث کاهش مشکل مذکور گردد ولیکن احتمال تغییر پیاز رطوبتی در خاک وجود دارد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر استفاده از دو نوع پوشش ژئوتکستایل در اطراف قطره چکان بر عمق و عرض خیس شده در این سیستم آبیاری می باشد. این تحقیق در لایسسیمتری واقع در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد انجام گردید. برای اندازه گیری جبهه رطوبتی از 5 میله حسگر(Probe)  به طول 60 سانتیمتر استفاده شد. بر روی هر میله ،حسگرهای رطوبت به فاصله 10 سانتیمتری از یکدیگر قرار گرفتند. طرح آماری مورد استفاده در این آزمایش طرح فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی با 9 تیمار در دو سطح (فاکتور) و سه تکرار بود که عبارتند از: فاکتور اول عمق نصب قطره چکان (صفر، 15 و 30 سانتیمتر) و فاکتور دوم نوع پوشش (بدون پوشش به عنوان تیمار شاهد، ژئوتکستایل بافته شده و ژئوتکستایل نبافته). نتایج بدست آمده نشان داد که استفاده از پوشش ژئوتکستایل نبافته نسبت به ژئوتکستایل بافته شده تاثیر بیشتری بر روی پروفیل رطوبتی خواهد داشت. پوشش نبافته میزان عرض خیس شده را از 27 به 37 سانتیمتر در زمان 30 دقیقه و از 37 به 45 در زمان 60 دقیقه افزایش داده است. به طور کلی استفاده از پوشش باعث کاهش عمق خیس شده و افزایش عرض خیس شده در سطح معنی داری یک درصد گردیده است. البته این تاثیرات در پوشش نبافته بیشتر از پوشش بافته شده بود.

از پارامترهای مهم در طراحی سیستم های آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی در نظر گرفتن الگوی سطح خیس شده بالای و پایین قطره چکان می باشد. در این تحقیق از یک مدل فیزیکی شفاف (مکعب مستطیل) از جنس پلی کربنات به ابعاد 5/0×1×3 استفاده شد و آزمایشات بر روی سه نوع بافت خاک (سبک، متوسط و سنگین)، با سه نوع دبی قطره چکان (2، 4 و 6 لیتر در ساعت)، در سه عمق مختلف نصب قطره چکان (صفر، 15 و 30 سانتی متری) به انجام رسید. همچنین این آزمایشات برای دو نوع سیستم آبیاری پیوسته و پالسی صورت گرفت که در آبیاری پالسی، زمان قطع و وصل پالس ها مقادیر 30-30، 20-40 و 40-20 دقیقه در نظر گرفته شد که عدد اول بیانگر زمان آبیاری و عدد دوم زمان استراحت سیستم در هر چرخه خواهد بود. سپس با استفاده از آنالیز رگرسیون غیرخطی و در نظر گرفتن متغیرهای زمان آبیاری، دبی قطره چکان، هدایت هیدرولیکی اشباع، درصد شن و سیلت و رس، چگالی ظاهری خاک، رطوبت اولیه خاک، عمق نصب قطره چکان و همچنین نسبت پالس (نسبت زمان آبیاری در هر چرخه به زمان کل یک چرخه) روابطی برای تخمین سطح خیس شده جبهه رطوبتی ارایه گردید. نتایج مقایسه بین مقادیر اندازه گیری و شبیه سازی شده نشان داد که مدل رگرسیون غیر خطی با دقت بالایی سطح خیس شده جبهه رطوبتی را برآورد می کند. در نظر گرفتن این روابط در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای سطحی و زیر سطحی می تواند باعث بهبود عملکرد این سیستم ها شود.

به کمک داده های صحرایی حاصل از 22 بده قطره چکان و 6 مقدار ضریب آبگذری خاک، مدل نیمه تجربی «شوارتزمن و زور» که برای تخمین قطر وعمق خاک خیس شده حاصل از کارکرد یک قطره چکان ارایه شده است، آزموده شد. بدین منظور، بین 30 داده مشاهده شده مربوط به حداکثر قطر خیس شده و مقادیر متناظر تخمین زده شده توسط مدل، رگرسیون خطی بدن عرض از مبدا زده شد. شیب خط و ضریب تعیین رگرسیون به ترتیب 0.99 و 0.98 بر آورد شد.برای بررسی خطای مدل، از خطای نسبی و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. حداکثر خطا 30 و حداقل خطا صفر درصد، و جذر میانگین مربعات خطا 10 سانتی متر تعیین شد. در شرایط مختلف ضریب آبگذری خاک و بده قطره چکان، ارقام مذکور دلالت بر عملکرد مطلوب مدل شوارتزمن و زور دارد .

الگوی پیاز رطوبتی به عنوان یک فاکتور مهم در طراحی و مدیریت سامانه های آبیاری قطره ای سطحی و زیرسطحی مورد توجه است. آگاهی از ابعاد پیاز رطوبتی در انتخاب فاصله دقیق بین قطره چکان ها و فاصله مناسب بین لاترالها ضروری است. در این پژوهش، آزمایش ها در یک مدل فیزیکی پلکسی گلاس شفاف با ابعاد 3×1. 22×0. 5متر به انجام رسید. از سه نوع بافت (رسی-شنی، لوم-رسی- شنی و شنی- لومی) به طور مجزا استفاده شد. در این رابطه، قطره چکان ها در سه عمق (15، 30 و 45 سانتی متری از سطح خاک) نصب شد وهمچنین قطره چکان هایی با آبدهی 4/2، 4 و 6 لیتر بر ساعت انتخاب و زمان آبیاری، شش ساعت اعمال شد. با استفاده از داده های به دست آمده از بررسی-های آزمایشگاهی و با استفاده از روش رگرسیون غیرخطی، یک مدل تجربی به منظور برآورد توزیع افقی جبهه رطوبتی در زمان های مختلف ارائه شد. در این مدل تجربی، با در نظر گرفتن پارامترهای دبی قطره چکان، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، زمان آبیاری، جرم ویژه ظاهری خاک، عمق نصب قطره چکان، رطوبت حجمی اولیه، درصد شن، سیلت و رس، شعاع خیس شدگیدر بالا و پایین محور قطره چکان برآورد شد. همچنین، با در نظر گرفتن مدل پیشنهادی یادشده، شعاع خیس شده پیاز رطوبتی در اعماق مختلف تعیین شد (بهینه سازی ضرایب معادلات) و متناسب با آن شکل کامل پیاز رطوبتی برآورد شد. بهترین کارایی مدل مربوط به عمق صفر (روی محور قرارگیری قطره چکان) است که مقادیر RMSE، MAEو به ترتیب 15/2، 7/1سانتی متر و 85/14% و مقدار R2برابر 92/0 بدست آمد و کمترین کارایی مدل مربوط به عمق 20 سانتی متری از محل قطره چکان بوده که مقادیر RMSE، MAEو برای آن ها به ترتیب مقادیر 93/3 و 26/3 سانتی متر و 55/37% و مقدار R2 (در سطح پنج درصد معنی دار) نیز 75/0 محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد مدل پیشنهادی، شکل کامل الگوی خیس شدگی را با دقت معقولی برآورد کرده است. لحاظ این مدل در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای زیر سطحی می-تواند باعث بهبود عملکرد آن ها شود.

در طراحی و اجرای سامانه های آبیاری، اطلاع از چگونگی شکل گیری پیاز رطوبتی خاک ها و ابعاد آن ها ضروری است. شبیه سازی برای هر طراحی و سناریوی مدیریت علاوه نتایج بسیار قابل قبول، باعث صرفه جویی در وقت و زمان می گردد. هدف اصلی از این پژوهش ارائه معادلات برای تعیین ابعاد حجم خاک مرطوب شده در آبیاری قطره ای زیرسطحی از منبع نقطه ای بود. بدین منظور با به کارگیری آنالیز ابعادی، معادله اسچوارتزمن و زور برای آبیاری قطره ای زیرسطحی از منبع نقطه ای اصلاح گردید. با ساخت مدل فیزیکی و استفاده از سه نوع بافت خاک شن، لوم و لوم رسی سیلتی و انجام آزمایش ها ضرایب معادلات استخراج گردید و 9 معادله حاصل گشت. مقدار ریشه دوم میانگین خطا در سه نوع خاک برای قطر خیس شدگی و عمق خیس شدگی در بالا و پایین قطره چکان به ترتیب کوچک تر از 47/2، 27/1 و 01/3 سانتیمتر بود. همچنین راندمان عملکرد مدل در تمام موارد بزرگ تر از 81 درصد بود. ازآنجایی که راندمان عملکرد و همچنین دقت برآورد مدل در تمام موارد بالابود می توان نتیجه گرفت که مدل حاصله می تواند برای تخمین عمق و قطر خیس شدگی خاک در سامانه های آبیاری قطرهای زیرسطحی (SDI) از منبع نقطه ای استفاده گردد.

کمبود آب و مصرف بهینه آن در مناطق خشک و نیمه خشک، دست اندرکاران امور آب و کشاورزی را به سمت استفاده از سیستم های آبیاری با راندمان بالا مثل آبیاری قطره ای سوق داده است. در طراحی آبیاری قطره ای زیر سطحی برای گیاهان ردیفی، شکل و ابعاد پیاز رطوبتی عامل اصلی در تعیین عمق نصب لاترال ها و فاصله لاترالها و قطره چکانها از یکدیگر می باشد. به همین دلیل مدلهای زیادی ارایه شده که با داشتن مشخصه های هیدرولیکی خاک، دبی خروجی و حجم آب خارج شده بتوانند تخمین قابل قبولی از شکل پیاز رطوبتی ارایه دهند. در این مقاله از روش آنالیز ابعادی ارایه شده توسط سینگ و همکارن (2006) به دلیل سادگی و تعداد پارامترهای مورد نیاز کمتر مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر اندازه گیری شده شکل پیاز رطوبتی در یک سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی Z-, Z+, W) به ترتیب، عرض خیس شده، عمق خیس شده در پایین قطره چکان و عمق خیس شده در بالای قطره چکان) در یک خاک لوم رسی با عمق نصب قطره چکان در 30cm زیر سطح خاک با نتایج مدل مورد مقایسه قرار گرفت. همبستگی خوبی بین مقادیر اندازه گیری شده و خروجی مدل (0.97 و 0.99، R2=0.97 به ترتیب برای عرض خیس شده، عمق خیس شده در پایین قطره چکان و عمق خیس شده در بالای قطره چکان) بدست آمد.

پیاز رطوبتی در آبیاری قطره ای از خصوصیات مهم و برجسته ای است که در هنگام طراح سیستم باید مورد توجه قرار گیرد. بهبود شکل و ابعاد پیاز رطوبتی موجب افزایش کارایی مصرف آب و سیستم آبیاری می گردد. استفاده از پلیمرهای سوپر جاذب در خاک از جمله اقدامات موثر در این راستا می باشد. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر پلیمر سوپر جاذب استاکوسورب بر خصوصیات فیزیکی خاک و شکل و ابعاد پیاز رطوبتی می باشد. آزمایش در قالب طرح بلوکهای کاملا تصادفی با استفاده از چهار سطح ترکیبی پلیمر سوپر جاذب استاکوسورب با خاک در سه تکرار انجام گرفت. تیمارهای مربوط به مقدار پلیمر افزوده شده به خاک عبارت بودند از؛ 0، 0.1، 0.2 و 0.3 درصد وزنی و مقادیر شدت جریان ثابت در نظر گرفته شد. آزمایش در طول 3 آبیاری انجام گردید. بررسی ها نشان داد که کاربرد پلیمر استاکوسورب باعث بهبود برخی از خصوصیات فیزیکی خاک می گردد بطوریکه باعث افزایش مقادیر هدایت هیدرولیکی و رطوبت اشباع خاک و کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک می شود. عمق و عرض خیس شدگی پیاز رطوبتی در آبیاری نخست نسبت به سایر نوبت های آبیاری متفاوت می باشد. در آبیاری نوبت اول عمق پیاز رطوبتی در تیمار شاهد نسبت به سایر تیمارها بیشتر است و در سایر نوبت ها این وضعیت برعکس می گردد. بطور کلی نتایج تجزیه واریانس حاکی از آن است که عمق خیس شده و عرض پیاز رطوبتی دارای اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد برای کل تیمارها می باشد. کاربرد 0.3 درصد وزنی پلیمر در خاک نسبت به سایر تیمارهای مصرف پلیمر تاثیر چشمگیری در افزایش عمق و عرض خیس شدگی دارد.