شبیه‌سازی توزیع رطوبت در انواع بافت خاک تحت منبع نقطه‌ای با استفاده از روش تحلیل گشتاور

نوری, علی; صدرالدینی, علی اشرف; صمدیان فرد, سعید; میکائیلی, فاطمه

doi:10.22098/mmws.2023.13615.1354

شبیه‌سازی توزیع رطوبت در انواع بافت خاک تحت منبع نقطه‌ای با استفاده از روش تحلیل گشتاور

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

² استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

³ دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

⁴ دانشجوی دکترا، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

10.22098/mmws.2023.13615.1354

چکیده

به‌منظور طراحی یک سامانه آبیاری قطره‌ای، عوامل و پارامترهایی همچون نوع خاک و توپوگرافی منطقه، اقلیم و شرایط آب و هوایی و نوع کشت گیاه موثر هستند تا بهترین فاصله قطره‌چکان‌ها، لوله‌های اصلی و لوله‌های فرعی در اجرای سامانه آبیاری قطره‌ای انتخاب شوند. یکی از مهم‌ترین عوامل در طراحی سامانه آبیاری، داشتن آگاهی از الگوی حرکت جبهه رطوبتی در زیر سطح خاک می‌باشد. این عامل تعیین کننده فاصله قطره‌چکان‌ها و همچنین مشخص کننده عمق نصب لترال‌ها و معین‌کننده فشار کارکرد سامانه می‌باشد. برای بررسی الگوی حرکت پیاز رطوبتی، روش‌های مختلفی ابداع شده‌اند. روش تحلیلی گشتاور یکی از مدل‌های پرکاربرد و دقیقی است که می‌توان به کمک آن و با داشتن خصوصیات فیزیکی بافت خاک، با محاسبه گشتاور درجه اول و دوم، مقادیر رطوبت و تغییرات آن را بررسی کرد. در این پژوهش، به‌منظور بررسی حرکت جبهه رطوبت زیر سطحی در انواع مختلف بافت خاک، تحت دبی‌های کاربردی متفاوت، به کمک روش گشتاور، ابتدا شبیه‌سازی حرکت پیاز رطوبتی به کمک نرم افزار هایدروس دو بعدی انجام گرفت. در این نرم افزار شبیه‌سازی 12 نوع بافت خاک تعریف شده در زیر برنامه رزتا، تحت دبی‌های 2، 4، 6 و 8 لیتر بر ساعت با هدف تغذیه اراضی به میزان 24 لیتر انجام گرفت. پس از شبیه‌سازی مقادیر رطوبت در گره‌های مختلف، با توجه به مختصات، آن گره‌ها به فایل اکسل منتقل گردید. در این فایل محدوده لحاظ شده برای شبیه‌سازی مجددا شبکه‌بندی و برای مراکز هر شبکه میزان رطوبت نزدیک‌ترین گره اختصاص داده شد. با فرض اینکه درصد رطوبت لحاظ شده برای مراکز هر شبکه، متوسط رطوبت موجود در آن شبکه را نشان می‌دهد، محاسبات گشتاورها برمبنای جرم آب اضافه شده تا آن زمان به انجام رسید. نتایج حاصل از این بررسی‌ها نشان داد که با استفاده از روش تحلیل گشتاور می‌توان موقعیت مرکز جرم آب توزیع شده در خاک، تغییرات جبهه رطوبتی نسبت به محور x و z را به‌دست آورد. با کاربرد ضریب K بهینه معادله بیضی نشان دهنده محدوده پیاز رطوبتی رسم گردید که دقت مطلوبی را در مقایسه با نتایج حاصل از نرم افزار هایدروس نشان داد و قابلیت مناسب مدل پیشنهادی را تایید نمود.

کلیدواژه‌ها