ارزیابی مزرعه‌ای و تحلیل سامانه‌های آبیاری نواری با نرم‌افزار WinSRFR (مطالعة موردی: مزارع گندم دشت ارومیه)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس، مؤسسة تحقیقات کشاورزی دیم، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آذربایجان شرقی، مراغه، ایران

2 محقق، مؤسسة تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

3 استاد، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 دانشیار، مؤسسة تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

از مسألة اصلی روش‌های آبیاری سطحی، پایین بودن راندمان آبیاری است که عمدتاً از ضعف مدیریت و طراحی نامناسب ناشی می‌شود. در این پژوهش به‌منظور ارزیابی و تحلیل عملکرد سامانة آبیاری نواری، آزمایش‌های مزرعه‌ای تحت کشت گندم انجام شد. برای به‌دست آوردن داده‌های مزرعه‌ای، پنج مزرعه تحت کشت گندم به مساحت 4/3 هکتار که به روش آبیاری نواری انتها بسته آبیاری می‌شدند در نظر گرفته شد. به‌طورکلی 15 ارزیابی انجام شد و اکثر متغیرهای آب و خاک برای این منظور برداشت شد. نرم‌افزار آبیاری سطحی WinSRFR با استفاده از اطلاعات مزرعه‌ای بر اساس روش حل اینرسی- صفر واسنجی و ارزیابی شد. نتایج نشان داد نرم‌افزار WinSRFR در شبیه‌سازی آبیاری نواری انتها بسته از کارایی خوبی برخوردار است. متوسط راندمان اندازه‌گیری شده در مزارع 58/23 درصد و پیش‌بینی‌ شده توسط مدل 87/22 درصد برآورد شد. هم‌چنین، متوسط خطای ریشة‌ میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) برابر 07/7 درصد به‌دست آمد. نرم‌افزار WinSRFR با ضریب تبیین (R2) 6/99 درصد، شاخص توافق ویلموت (d) 83/99 درصد و خطای ریشة‌ میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) کم‌تر از 41/6 درصد توانست پیشروی را به بهترین حالت شبیه‌سازی نماید. طبق نتایج به‌دست آمده، نرم‌افزار WinSRFR از توانایی کافی در شبیه‌سازی روش کاهش جریان برخوردار نیست. هم‌چنین، عدم آگاهی کشاورزان از نحوة صحیح مدیریت آبیاری، بیش آبیاری با دور کم، باعث تلفات نفوذ عمقی آب از ناحیة ریشه‌ها شده و اصلی‌ترین عامل کاهش راندمان آبیاری سطحی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abbasi, F., Mamanpoush, A., Baghati, J., & Kiani, A. (2000). Evaluating the efficiency of surface irrigation methods and how they work in the country. Final research report under registration number 88.49. Center for Information and scientific Documents of Agriculture. [In Persian]
Abbasi, F. (2012). Principles of flow in surface irrigation. 1st Edition: Publications of Iranian National Committee on Irrigation and Drainage, 232 pages. [In Persian]
Ahmadi, A. (2022). The effect of increasing water use efficiency on improving the status of groundwater resources using WEAP model in Qazvin Plain. Water and Soil Management and Modeling, 2(1), 53-62. doi: 10.22098/MMWS.2022.9333.1034
Bautista, E., Strelkoff, T.S., Clemmens, A.J., & Zerihun, D.A.W.I.T. (2008). Surface volume estimates for infiltration parameter estimation. World Environmental and Water Resources Congress, Ahupua'A, 1-10. doi;10.1061/40976(316)84
Bautista, E., Clemmens, A.J., Strelkoff, T.S., & Schlegel, J. (2009a). Modern analysis of surface irrigation systems with WinSRFR. Agricultural Water Management, 96(7), 1146-1154. doi:10.1016/j.agwat.2009.03.007
Bautista, E., Clemmens, A.J., Strelkoff, T.S., & Niblack, M. (2009b). Analysis of surface irrigation systems with WinSRFR-Example application. Agricultural Water Management, 96(7), 1162-1169. doi:10.1016/j.agwat.2009.03.009
Bavi, A., Boroomand-Nasab, S., Naseri, A., Naser, G.h., & Meskarbashi, M. (2012). Effects of infiltration variability on furrow irrigation performances. New York Science Journal, 5(6), 12-19.
Behbehani, M.R., & Babazadeh, H. (2005). Field evaluation of surface irrigation model (SIRMOD) (Case study in furrow irrigation). Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 12(2), 1-10. [In Persian]
Chen, B., Ouyang, Z., Liu, E., Zhang, Y., & Chen, J. (2010). Comparison of border irrigation practices in different morphologic fields. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 26(11), 30-36.
Chen, B., Ouyang, Z., & Zhang, S.h. (2012). Evaluation of hydraulic process and performance of border irrigation with different regular bottom configurations. Journal of Resources and Ecology, 3(2), 151-160. doi:10.5814/j.issn.1674-764x.2012.02.007
Chen, B., Ouyang, Z., Sun, Z., Wu, L. & Li, F. (2013). Evaluation on the potential of improving border irrigation performance through border dimensions optimization: a case study on the irrigation districts along the lower Yellow River. Irrigation science, 31(4), 715-728. doi:10.1007/s00271-012-0338-0
Dai, X., Shi, H., Li, Y., Ouyang, Z., & Huo, Z. (2009). Artificial neural network models for estimating regional reference evapotranspiration based on climate factors. Hydrological Processes: An International Journal, 23(3), 442-450. doi:10.1002/hyp.7153
Elliott R.L., & Walker W.R. (1982). Field evaluation of furrow infiltration and advance functions. Transaction ASAE, 25, 396-400. doi: 10.13031/2013.33542
Esfandiari, M., & Maheshwari, B.L. (2001). SW-Soil and Water: Field Evaluation of Furrow Irrigation Models. Journal of Agricultural Engineering Research, 79(4), 459-479. doi:10.1006/jaer.2001.0717
Esfandiari, M. (2008). Improving irrigation efficiency with laser leveling of agricultural lands. Proceedings of the Second Seminar on Improving and Rehabilitation of Surface Irrigation Systems. Iranian National Committee on Irrigation and Drainage, Karaj, Iran, Pp. 207-220. [In Persian]
Farasati, M., Farzi, S., & Pourmohammad, P. (2018). Field evaluation and analysis of furrow irrigation by SIRMOD and WinSRFR models. Environment and Water Engineering, 4(3), 207-215. doi:10.22034/jewe.2018.129534.1259. [In Persian]
Gasemzahehmojaveri, F. (1990). Evaluation of farm irrigation systems. 2th Edition: Astan Quds Razavi Publishing, 336 pages. [In Persian]
Hanson, B.R., Prichard, T.L., & Schulbach, H. (1993). Estimating furrow infiltration. Agricultural Water Management, 24(4), 281-298. doi:10.1016/0378-3774(93)90008-X
Hooshmand, M., Raja, O., Pourgholam Amiji, M., & Ebrahimian, H. (2019). Comparison of two SIRMOD and WinSRFR software with different permeability estimation methods for furrow irrigation design and management. Water Management in Agriculture, 6(2), 91-102. [In Persian]
Jalili S. (2006). Evaluation the models of surface irrigation in border irrigation of alfalfa field in Hamadan. Master Thesis, Shahid Chamran University, Ahvaz, Iran. [In Persian]
Karami Goghari, S.h., & Panahandeh, A. (2009). Evaluation the efficiency of border irrigation according to slope and dimensions of border and simulation of flow with WinSRFR 3.1. 10th National Conference on Irrigation and Evaporation Reduction. Kerman Shahid Bahonar University, Kerman, Iran, Pp.20-28. [In Persian]
Lalehzari, R., & Boroomand-Nasab, S. (2017). Improved volume balance using upstream flow depth for advance time estimation. Agricultural Water Management, 186, 120-126. doi:10.1016/j.agwat.2017.03.005
Manuchehri, g. (1993). Issues related to water consumption patterns. Bulletin of the Water Commission of the Scientific Research Council of the country, No 6 [In Persian].
McClymont, D., & Smith, R. (1996). Infiltration parameters from optimization on furrow irrigation advance data. Irrigation Science, 17, 15-22. doi:10.1007/s002710050017
Mehri, A., Soltani Mohammadi, A., Ebrahimian, H., & Boroomandnasab, S. (2023). Evaluation and optimization of surge and alternate furrow irrigation performance in maize fields using the WinSRFR software. Agricultural Water Management, 276, 1-10. doi:10.1016/j.agwat.2022.108052
Mokari Gahroodi, E., Liaghat, A.M., & Nahvinia, M.J. (2013). Application of WinSRFR3.1 Model in Furrow Irrigation Simulation. Iranian Iranian Journal of lrrigation and Drainage, 1(7), 59-67. [In Persian]
Morris, M.R., Hussain, A., Gillies, M.H., & O’Halloran, N.J. (2015). Inflow rate and border irrigation performance. Agricultural Water Management, 155, 76-86. doi:10.1016/j.agwat.2015.03.017
Ojaghlou, H., Gobadinia, M., Majdzadeh, B., Sohrabi, T., & Abbasi, F. (2008). Estimation of infiltration parameters for simulating the advancing flow of water in the furrow. Proceedings of the Second Seminar on Improving and Rehabilitation of Surface Irrigation Systems. Iranian National Committee on Irrigation and Drainage, Karaj, Iran, Pp. 310-320. [In Persian].
Pourgholam-Amiji, M., Hajirad, I., Nayebi, J., Alavi, S.R., Nozari, F., & Akbarpour, M. (2024). Improving wheat irrigation productivity in Iran (Part one: from the viewpoint of irrigation system and water management). Water and Soil Management and Modeling, 4(1), 171-193. doi:10.22098/MMWS.2023.11037.1189.[In Persian]
Radmanesh, M., Ahmadi, S.H., & Sepaskhah, A.R. (2023). Measurement and simulation of irrigation performance in continuous and surge furrow irrigation using WinSRFR and SIRMOD models. Scientific Reports, 13(1), 5768. doi:10.1038/s41598-023-32842-8
Rahimi, M., & Sepaskhah, A.R. (2004). Determining water penetration equations in furrow irrigation in Haft Tepe sugarcane fields. Proceedings of the Second National Student Conference on Water and Soil Resources. Faculty of Soil and Water Resources, Shiraz University, Shiraz, Iran, Pp. 49-55 [In Persian].
Raja,O., Rezaei Rad, H., & Ebrahimian, H. (2021). Field evaluation of furrow irrigation performance in corn fields and presentation of management solutions using WinSRFR model (Case Study: Dezful). Iranian Journal of Soil and Water Research, 51 (11), 2761-2772. doi:10.22059/ijswr.2020.309311.668724. [In Persian]
Rezaei Rad, H., Ebrahimian, H., & Liaghat, A. (2021). Inverse estimation of Manning roughness coefficient using WinSRFR model and investigating its variations in different irrigation events. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 3(15), 598-610. dor:20.1001.1.20087942.1400.15.3.10.4. [In Persian].
Rezaverdinejad, V., Jonoobi, R., Besharat, S., & Abbasi, F. (2016). Investigation and analysis of flow and geometrical variables on optimal border irrigation performance using WinSRFR model. Iranian Journal of Soil and Water Research, 46(4), 695-706. doi:10.22059/ijswr.2015.56793. [In Persian]
Seifi, A., Golestani Kermani, S., Mosavi, A., & Soroush, F. (2023). Uncertainty Assessment of WinSRFR furrow irrigation simulation model using the GLUE framework under variability in geometry cross section, infiltration, and roughness parameters. Water, 15(6), 1250. doi:10.3390/w15061250.
Singh, A.K., Tripathy, R., & Chopra, U.K. (2008). Evaluation of CERES-Wheat and CropSyst models for water–nitrogen interactions in wheat crop. Agricultural Water Management, 95(7), 776-786. doi:10.1016/j.agwat.2008.02.006
Soler, C.M.T., Sentelhas, P.C., & Hoogenboom, G. (2007). Application of the CSM-CERES-Maize model for planting date evaluation and yield forecasting for maize grown off-season in a subtropical environment. European Journal of Agronomy, 27(2-4), 165-177. doi:10.1016/j.eja.2007.03.002
Tafteh, A., & Emdad, M.R. (2020). Evaluating the efficiency of surface and SRFR models in simulation of application efficiency of border irrigation in wheat farms. Water and Sustainable Development, 6(3), 79-87.  doi:10.22067/jwsd.v6i3.79289. [In Persian]
Taghizadeh, Z., Rezaverdinejad, V., Ebrahimian, H., & Khanmohammadi, N. (2013). Field evaluation and analysis of surface irrigation system with WinSRFR (Case study furrow irrigation). Journal of Water and Soil, 26(6), 1450-1459. doi:10.22067/jsw.v0i0.19282. [In Persian].
Walker, W.R. (2005). Multilevel calibration of furrow infiltration and roughness. Journal of Irrigation Drainage Engineering, 131(2), 129-136. doi:10.1061/(ASCE)0733-9437(2005)131:2(129)