مقایسه دو مدل Hydrus-1D و Aquacrop با رویکردهای مخزنی و دیفرانسیلی در شبیه‌سازی حرکت آب خاک در یک مزرعه فاریاب گندم

صفری‌زاده ثانی, عباس; ناقدی‌فر, سید محمدرضا; انصاری, حسین; بانژاد, حسین; کامکار, بهنام

doi:10.22098/mmws.2026.19804.1815

مقایسه دو مدل Hydrus-1D و Aquacrop با رویکردهای مخزنی و دیفرانسیلی در شبیه‌سازی حرکت آب خاک در یک مزرعه فاریاب گندم

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

² استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³ استاد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

⁴ دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

⁵ استاد، گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

10.22098/mmws.2026.19804.1815

چکیده

درک دقیق حرکت آب در خاک و برآورد مؤلفه‌هایی مانند رطوبت خاک، تبخیر–تعرق واقعی ( ) و نفوذ عمقی برای بهبود مدیریت آبیاری و بهره‌وری آب در کشاورزی ضروری است. با این حال، تفاوت در مبانی مفهومی و فیزیکی مدل‌های شبیه‌سازی، می‌تواند به برآوردهای متفاوتی از مؤلفه‌های بیلان آب منجر شود و ضرورت مقایسه عملکرد این مدل‌ها را آشکار می‌سازد. در این پژوهش، عملکرد دو مدل Hydrus-1D و Aquacrop در شبیه‌سازی پویایی رطوبت خاک، و نفوذ عمقی طی فصل رشد گندم مورد مقایسه قرار گرفت. برای این منظور، داده‌های مزرعه‌ای شامل رطوبت خاک در اعماق مختلف، اطلاعات آبیاری و داده‌های اقلیمی روزانه به‌عنوان ورودی مدل‌ها استفاده شد و عملکرد مدل‌ها با شاخص‌های آماری RMSE، NSE و ضریب همبستگی (r) ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که مقادیر ضریب همبستگی (r) در محدوده حدود 75/0 تا 97/0، RMSE در محدوده 9/0 تا 55/4 درصد حجمی و NSE در محدوده 52/0 تا 9/0 قرار داشت که بیانگر عملکرد قابل قبول هر دو مدل در شبیه‌سازی روند تغییرات رطوبت خاک در مقیاس روزانه است. با این حال، تفاوت در نحوه تلفیق جذب ریشه با جریان آب، اعمال شرط مرزی اتمسفریک و محدودسازی شار ورودی، منجر به واگرایی معنادار بین پیش‌بینی‌های دو مدل در برآورد و نفوذ عمقی در برخی بازه‌های زمانی شد. بیشترین اختلاف در برآورد نفوذ عمقی مشاهده گردید که علاوه بر تفاوت در محاسبه رواناب، ناشی از نحوه کنترل ظرفیت نفوذ خاک و بازتوزیع غیرخطی شار در نیم‌رخ خاک بود. Hydrus-1D به دلیل رویکرد فرآیندمحور و شبیه‌سازی لایه‌ای نیم‌رخ خاک، نوسانات کوتاه‌مدت رطوبتی و تلفات عمقی را با جزئیات بیشتری بازنمایی کرد، در حالی‌که AquaCrop با ساختاری ساده‌تر، روندی هموارتر و مدیریتی‌تر ارائه داد و برای کاربردهای مزرعه‌ای در شرایط محدودیت داده کارآمدتر بود. با توجه به تفاوت‌های مشاهده‌شده در شبیه‌سازی و نفوذ عمقی و نیز عدم دسترسی به داده‌های مستقل این مؤلفه‌ها در پژوهش حاضر، پیشنهاد می‌شود در مطالعات آینده عملکرد دو مدل با استفاده از داده‌های مستقل تبخیر- تعرق و زهکشی عمقی، در شرایط اقلیمی، خاکی و مدیریتی متفاوت ارزیابی شود تا امکان بررسی جامع‌تر عدم قطعیت مؤلفه‌های بیلان آب و قابلیت تعمیم نتایج فراهم گردد.

کلیدواژه‌ها