شبیه سازی توزیع رطوبت خاک اطراف قطره چکان در آبیاری قطره ای پالسی و پیوسته به روش آنالیز ابعادی

در دهه های اخیر آبیاری قطره ای به جهت کاهش آب کاربردی، افزایش در عملکرد گیاه و توزیع بهتر کود مورد توجه قرارگرفته است. کاهش آب کاربردی به این دلیل است که در آبیاری قطره ای به جای همه سطح زمین فقط خاک محدوده ریشه گیاه مرطوب می شود. آبیاری پالسی مجموعه ای از چرخه ها است که هر کدام از چرخه ها از یک فاز آبیاری و یک فاز استراحت تشکیل می شود (12). کاربرد متناوب آب در آبیاری قطره ای باعث می شود که جبهه پیشروی با آب کمتری نسبت به جریان مداوم تکمیل گردد. آبیاری قطره ای پالسی با مدیریت خوب، پتانسیل زیادی در بهبود توزیع یکنواختی آب در خاک و در نهایت افزایش جذب به وسیله ریشه گیاه را به صورت توامان به همراه دارد.
در این تحقیق از یک مدل فیزیکی برای شبیه سازی حالت آبیاری قطره ای در مزرعه استفاده شد. سه تیمار بافت خاک سنگین، متوسط و سبک، دو تیمار دبی قطره چکان 4/2 و 8 لیتر بر ساعت (به ترتیب Q1 و Q2) و دو روش آبیاری قطره ای پالسی و پیوسته بکار گرفته شد. در ادامه با استفاده از یکی از روش های مطرح در شبیه سازی حرکت آب در خاک، یعنی آنالیز ابعادی و با استفاده از قضیه π باکینگهام و به دست آوردن تعدادی اعداد بی بعد و ارتباط بین اعداد بی بعد یک سری معادلاتی حاصل می شود که این معادلات امکان برآورد توزیع رطوبت و الگوی جبهه پیشروی و چگونگی توزیع آنها در محدوده مرطوب شده خاک را فراهم می کنند. در آخر هم به منظور مقایسه مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده از شاخص های آماری حداکثر خطا (ME) و میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) استفاده گردید.
نتایج نشان داد مولفه افقی رطوبت در دبی 4/2 لیتر بر ساعت در حالت پالسی برای خاک های رسی، لومی و شنی به ترتیب 33، 30 و 5/20 می باشد که بیشتر از توزیع افقی رطوبت در حالت پیوسته ( به ترتیب 28، 26 و 6/18) است. مولفه عمودی رطوبت در دبی 4/2 لیتر بر ساعت در حالت پالسی (به ترتیب برای رس، لوم و شن 2/21، 27 و 50) برای همه خاک ها بیشتر از حالت پیوسته ( به ترتیب 19، 22 و 43) است. با مقایسه توزیع رطوبت در جهت افقی نشان می دهد که مولفه افقی خاک مرطوب شده هم برای پالسی و هم برای پیوسته در دبی 8 لیتر بیشتر از دبی 4/2 لیتر است. افزایش مولفه های افقی و عمودی رطوبت در آبیاری پالسی را می توان این طور استدلال کرد که کاربرد متناوب آب در آبیاری قطره ای باعث می شود که جبهه پیشروی با آب کمتری نسبت به جریان مداوم تکمیل گردد همچنین با استفاده از روش آنالیز ابعادی معادلاتی برای شبیه سازی توزیع رطوبت در اطراف قطره چکان برای دو حالت آبیاری پالسی و پیوسته به دست آمد.
با ارزیابی توسط شاخص های آماری مشخص شد که عملکرد معادله های پیشنهادی در سطح مطلوب قرار داشته و نتایج آن ها از اعتبار قابل ملاحظه ای برخوردار می باشند.