اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات284
تعداد نشریات سازمان82
تعداد شماره‌ها3,049
تعداد مقالات34,082
تعداد مشاهده مقاله46,518,621
تعداد دریافت فایل اصل مقاله77,569,368
جوادی, علی, مصطفی زاده, بهروز, شایان نژاد, محمد, مصدقی, محمدرضا. (1396). ارزیابی معادلات نفوذ آب به خاک در شرایط تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت. سامانه مدیریت نشریات علمی, 31(3), 469-482. doi: 10.22092/jwra.2017.113680
علی جوادی; بهروز مصطفی زاده; محمد شایان نژاد; محمدرضا مصدقی. "ارزیابی معادلات نفوذ آب به خاک در شرایط تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت". سامانه مدیریت نشریات علمی, 31, 3, 1396, 469-482. doi: 10.22092/jwra.2017.113680
جوادی, علی, مصطفی زاده, بهروز, شایان نژاد, محمد, مصدقی, محمدرضا. (1396). 'ارزیابی معادلات نفوذ آب به خاک در شرایط تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت', سامانه مدیریت نشریات علمی, 31(3), pp. 469-482. doi: 10.22092/jwra.2017.113680
جوادی, علی, مصطفی زاده, بهروز, شایان نژاد, محمد, مصدقی, محمدرضا. ارزیابی معادلات نفوذ آب به خاک در شرایط تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت. سامانه مدیریت نشریات علمی, 1396; 31(3): 469-482. doi: 10.22092/jwra.2017.113680

ارزیابی معادلات نفوذ آب به خاک در شرایط تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت

پژوهش آب در کشاورزی
مقاله 14، دوره 31، شماره 3، مهر 1396، صفحه 469-482    اصل مقاله (2 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/jwra.2017.113680
نویسندگان
علی جوادی* 1؛ بهروز مصطفی زاده2؛ محمد شایان نژاد3؛ محمدرضا مصدقی4
1دانشجوی دکترای گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان.
2استاد گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان.
3دانشیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان.
4استاد گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان.
چکیده
به منظور ارزیابی و طراحی یک سیستم آبیاری باید پدیده نفوذ آب به خاک و تغییرات آن با دقت کافی تعیین گردد. در شرایط شور و سدیمی بودن خاک و آب، اهمیت این مسئله بیشتر خواهد شد. هدف اصلی این پژوهش برآورد ضرایب معادلات مختلف نفوذ آب به خاک (کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوئیس، هورتون، فیلیپ و حفاظت خاک آمریکا) و عملکرد این معادلات در شرایط مختلف تلفیق کیفیت آب آبیاری، رطوبت اولیه خاک و بار آبی ثابت روی سطح خاک بود. ابتدا با استفاده از یک روش آزمایشگاهی، نفوذ آب در ستون­های خاک به روش بار ثابت اندازه­گیری شد. سپس با وارد کردن داده­های نفوذ تجمعی و زه­آب به مدل HYDRUS-1D، پارامتر­های هیدرولیکی خاک با حل معکوس بدست آمد. برای تعیین ضرایب معادلات، خروجی مدل HYDRUS-1Dیعنی نفوذ تجمعی نسبت به زمان برازش داده شد. با محاسبه آماره­های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ریشه میانگین مربعات خطا نرمال­ شده (NRMSE)، انحراف معیار ریشه میانگین مربعات خطا (SDRMSE)، درصد خطای نسبی مطلق (AE)، درصد خطای نسبی (RE) معادلات نفوذ برای شرایط مختلف مورد استفاده، ارزیابی و رتبه­بندی شدند. مقادیرRMSE، SDRMSE، NRMSEو AEبرای معادله هورتون به ترتیب 043/0، 018/0، 006/0 و 1 و برای معادله کوستیاکوف به ترتیب 234/0، 175/0، 025/0 و 4 بدست آمد که بدین ترتیب هورتون مناسبترین و کوستیاکوف نامناسبترینروش شناخته شدند. مقایسه مقادیر NRMSEنشان داد که در بیشتر موارد، معادلات در حالت کم­آبیاری مقدار نفوذ را با دقت بهتری برآورد می­نمایند. خطای معادلات کوستیاکوف-لوئیس و فیلیپ در یک تیمار مشخص با افزایش مقدار آب آبیاری و نزدیک شدن به آخر فصل افزایش یافت ولی بقیه معادلات روند مشخصی نداشتند. دراندازه­گیری نفوذ آب بررسی تاثیر رطوبت اولیه خاک، بار آبی روی سطح خاک و ویژگی­های شیمیایی خاک ضروری است زیرا ضرایب معادلات نفوذ و در نتیجه راندمان آبیاری تحت تاثیر این پارامترها قرار دارند.
کلیدواژه‌ها
ضرایب معادلات نفوذ؛ پارامتر‌های هیدرولیکی؛ کوستیاکوف-لوئیس و مدل HYDRUS-1D
عنوان مقاله [English]
Evaluation of Infiltration Equations Considering Irrigation Water Quality, Initial Soil Moisture, and Constant Water Head
نویسندگان [English]
Ali Javadi1؛ b m2؛ m sh3؛ m m4
1PhD student, Water Engineering Department, Isfahan University of Technology.
2Professor, Water Engineering Department, Isfahan University of Technology.
3Associate Professor, Water Engineering Department, Isfahan University of Technology.
4Professor, Department of Soil Science, Isfahan University of Technology.
چکیده [English]
In order to design or evaluate an irrigation system, the infiltration phenomenon and its variations should be determined accurately. In saline and sodic soil and water conditions, the importance of this issue will become greater. The main objective of this study was to estimate the coefficients of different infiltration equations (Kostiakov, Kostiakov-Lewis, Horton, Philip, and U. S. Soil Conservation) and to evaluate the performance of these equations under different qualities of irrigation water, initial soil moistures, and constant water head. Using a laboratory method, infiltrations were measured in soil columns for constant water head. Then, by applying the cumulative infiltration and drainage outflow data to HYDRUS-1D model, soil hydraulic parameters were determined by the inverse solution. To determine the coefficients of infiltration equations, the outputs of the HYDRUS-1D model including cumulative infiltration verses time were corrolated. The values of root mean square error (RMSE), standard deviation root mean square error (SDRMSE), normalized root mean square error (NRMSE), percent relative absolute error (AE) and percent relative error (RE), were used to evaluate the performance of each infiltration equation and to rank the equations. The equation that had the highest rank was considered as the best and more stable equation. The Horton equation with RMSE, SDRMSE, NRMSE and AE of 0.043, 0.018, 0.006 and 1 and the Kostiakov equation with the values of 0.234, 0.175, 0.025 and 4, were the most and the least suitable eqations, respectively. The evaluation of the performance of infiltration equations using statistical indicators showed that the Kostiakov-Lewis and the Kostiakov infiltration equations were the best and the worst equations, respectively. Comparison of NRMSE values showed that in most cases, under deficit irrigation, infiltration equations estimate infiltration more accurately. For a given treatment, the errors of Kostiakov-Lewis and Philip infiltration equations increased as the amount of irrigation water increased, and as the end of the season approached. The rest of the equations did not show any especial trends. To measure infiltration, it is necessary to consider the effects of irrigation water quality, initial soil moisture, and water heads, because these parameters influence the coefficients of infiltration equations and, consequently, the irrigation efficiency.
کلیدواژه‌ها [English]
Infiltration Coefficients, Hydraulic parameters, Kostiakov-Lewis, HYDRUS-1D Model
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع
  1. امداد، م. ر؛ و س. ح، طباطبایی. 1392. تاثیر کیفیت آبیاری (شوری-سدیمی) بر تغییرات نفوذ و راندمان کاربرد آب در آبیاری جویچه­ای. مجله پژوهش آب ایران، سال هفتم، شماره دوازدهم، بهار و تابستان، صفحات 157-151.
  2. پرچمی عراقی، ف.، س. م، میرلطیفی، ش، قربانی دشتکی. و م، مهدیان. 1389. ارزیابی برخی مدل­های نفوذ آب به خاک در برخی کلاس­های بافتی و کاربری­های اراضی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 2، جلد 4، صفحات 203-193.
  3. ثامنی، ع.، م، پاکجو.، س. ع. ا، موسوی. و ع. ا، کامکارحقیقی. 1393. ارزیابی چند رابطه نفوذ آب به خاک با کاربرد آب­های شور و سدیمی. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد 28، شماره 2، صفحات 408-395.
  4. جوادی، ع.، م، مشعل. و ح، ابراهیمیان. 1393. تحلیل حساسیت معادلات نفوذ آب به خاک و ضرایب آنها نسبت به رطوبت اولیه و بار آبی. نشریه آب و خاک مشهد (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 28، شماره 5، صفحات 907-899.
  5. علیزاده، ح. ع.، ع، لیاقت. و م، نوری محمدیه. 1388. ارزیابی توابع کاهش جذب آب توسط گوجه­فرنگی در شرایط تنش همزمان شوری و خشکی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 23، شماره 3، صفحات 97-88.
  6. محمودیان شوشتری، م. 1376. پارامترهای معادله نفوذ کوستیاکوف-لوییز معادل با پارامترهای معادل نفوذ SCS، مجله خاک و آب، جلد 11، شماره 1.
  7. Duan, R., C.B.  Fedler., and J. Borrelli. 2011. Field evaluation of infiltration models in lawn Soil. Irrigation Science, 29: 379–389.
  8. Ebrahimian, H., A. Liaghat, M. Parsinejad, F. Abbasi., and M. Navabian. 2012. Comparison of one- and two-dimensional models to simulate alternate and conventional furrow fertigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138(10): 929–938.
  9. Ho, R. 2006. Handbook of univariate and multivariate data analysis and interpretation with SPSS. Chapman and Hall/CRC. 403pp.
  10. Horton, R.E. 1940. An approach towards a physical interpretation of infiltration capacity. Soil Science Society of America Proceedings, 5: 399–417.
  11. Kostiakov, A.N. 1932. On the dynamics of the coefficient of water-percolation in soils and on the necessity for studying it from a dynamic point of view for purposes of amelioration. Transactions Congress International Society for Soil Science, 6th, Moscow, Part A: 17–21.
  12. Mashayekhi, P., Sh. Ghorbani-Dashtaki, M.R. Mosaddeghi., and H. Shirani. 2016. Different scenarios for inverse estimation of soil hydraulic parameters from double-ring infiltrometer data using HYDRUS-2D/3D. International Agrophysics. Volume 30, Issue 2, 203–210
  13. Mezencev, V.J. 1948. Theory of formation of the surface runoff. Meteorologiae Hidrologia, 3: 33–40.
  14. Philip, J.R. 1957. The theory of infiltration: 1. The infiltration equation and its solution. Soil Science, 83: 345–357.
  15. Sy, N.L. 2006. Modeling the infiltration process with a multi-layer perceptron artificial neural network. Hydrological Science Journal, 51:3–20.
  16. US Department of Agriculture, Natural Resources and Conservation Service. (1974). National Engineering Handbook. Section 15. Border Irrigation. National Technical Information Service, Washington, DC, Chapter 4.
  17. Yongyong, Z., W. Pute, Z. Xining., and L. Ping. 2012. Evaluation and modeling of furrow infiltration for uncropped ridge–furrow tillage in Loess Plateau soils. Soil Research, 50: 360–370.
  18. Zolfaghari, A., S. Mirzaee., and M. Gorji. 2012. Comparison of different models for estimating cumulative infiltration. International Soil Science, 7:108–115.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,853
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,065


counter
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب