به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « hydrus-1d » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «hydrus-1d» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • فاطمه رزاقی*، طیبه مرزبان، جهانشیر محمد زاده هابیلی

    تعیین ویژگیهای هیدرولیکی خاک مانند منحنی مشخصه رطوبتی که در شبیه سازی جریان آب و آلاینده کشاورزی و هیدرولوژی مورد استفاده هستند، امری ضروری است. در پژوهش حاضر، دقت تخمین پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک با استفاده از حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان توسط مدل HYDRUS-1D مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، از دو گروه داده های آزمایشگاهی و میدانی نفوذ تجمعی آب به درون خاک تحت بار افتان استفاده شده است. گروه اول شامل داده هایی است که در یک ستون خاک آزمایشگاهی با بافت ماسه ای و با دو رطوبت اولیه متفاوت خاک انجام شده است. گروه دوم شامل داده های میدانی است که از اندازه گیری نفوذ تجمعی تحت بار افتان و با استفاده از استوانه مضاعف در شرایط سه مزرعه با بافت لوم، لومی شنی و لومی رسی بدست آمد. در هر دو گروه از داده ها، ابتدا با استفاده از صفحات فشاری و اندازه گیری رطوبت، منحنی های مشخصه خاکهای مورد مطالعه به دست آمد. سپس مقدار رطوبت باقی مانده، رطوبت اشباع شاخه مرطوب شدن و داده های نفوذ تجمعی به عنوان داده ورودی به مدل HYDRUS-1D داده شد و با استفاده از روش حل معکوس سایر پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک تخمین زده شدند. مقایسه داده های منحنی مشخصه اندازهگیری شده و شبیه سازی شده در شرایط آزمایشگاه نشان داد که در هر دو خاک و برای هر دو مدل ون گنوختن و بروکز-کوری مقادیر R2 و NRMSE به ترتیب بیشتر از 95/0 و کمتر از 02/0 بدست آمد، که بیانگر این است که مدل بخوبی توانسته است شبیه سازی را انجام دهد. نتایج مشابهی برای شرایط مزرعه نیز حاصل شد. نتایج حاصله بیانگر این است که مدل HYDRUS-1D میتواند با استفاده از روش حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان، پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک را با دقت بالایی تخمین بزند.

    کلید واژگان: بار افتان, شاخه مرطوب شدن, منحنی مشخصه خاک, نفوذ, HYDRUS-1D}
    Fatemeh Razzaghi *, Tayebeh Marzban, Jahanshir Mohammadzadeh Habili
    Introduction

    Soil hydraulic parameters play an important role in the water cycle and are part of the basic information for designing irrigation and drainage systems, hydrological issues, and soil quality assessment. These parameters can be measured or estimated through direct and indirect methods. Direct measurement requires a lot of money and time, and also due to the large spatial and temporal variability, a large number of samples must be taken for direct measurement under field conditions. An indirect method used to estimate soil hydraulic properties is the inverse solution method, which estimates the physical and hydraulic properties of soil using a numerical solution of the Richards equation. The results of the different researches show that this method has an acceptable accuracy in estimating the hydraulic characteristics of the flow into and out of the soil column, under both laboratory and field conditions. The inverse solution method is cheaper and faster than other methods. One of the advantages of this method is that it estimates the effective parameters and has the ability to simultaneously estimate the hydraulic properties and solute transfer. The HYDRUS-1D model developed by Simonek et al. (2002) in the laboratory, is an advanced model and able to simulate the one-dimensional movement of water, vapor, salts, and heat in soil. This model can simulate the wetting soil water characteristic curve with a very high accuracy by using the cumulative water infiltration data under constant head. Also, this model is capable of simulating infiltration into layered soils under falling head. Moreover, this model can estimate the hydraulic parameters and simulate the characteristic curve of the soil by using infiltration data and inverse solution method. The purpose of this study is to estimate the hydraulic parameters of the wetting soil water characteristic curve using the inverse solution of the infiltration equation under falling load by the HYDRUS-1D model.

    Methods

    Laboratory and field experiments were conducted to measure water infiltration into the soil under falling head in two and three soil textures, respectively. For the laboratory experiment, the data of Mohammadzadeh-Habili and Heidarpour (2019) were used, where they measured the falling head infiltration in the transparent acrylic cylinder with an inner diameter of 7 cm with different initial soil water contents. The soil column was filled with sandy texture soils (passed through two different sieves). Another experiment was conducted under field conditions to measure cumulative falling head infiltration using a double ring. The field experiment was conducted in 3 different sites with different soil textures of loam, sandy loam, and clay loam named Kooye Asatid, Shekarbani, and Daneshkade, respectively. In both laboratory and field experiments, the characteristic curves for different soil types were first obtained using pressure plates and moisture measurement. Then the amount of residual moisture, saturated water content of the wetting soil water characteristic curve, and cumulative infiltration data were given as input data to the HYDRUS-1D model, and thereafter, the hydraulic parameters of the wetting soil water characteristic curve were estimated using the inverse solution method. In the HYDRUS-1D model, van Genuchten and Brooks-Corey equations were used for laboratory conditions, and the van Genuchten model was used for field conditions. Finally, the SSQ index was used by the HYDRUS-1D model to optimize the parameters estimated by the model. Also, to determine the accuracy of the HYDRUS-1D model in simulating characteristic curve, the correlation coefficient (R2) and normalized root mean square error (NRMSE) were used.

    Results

    For the laboratory experiment, the results showed that the HYDRUS-1D model was able to simulate the characteristic curve with high accuracy using both the van Genuchten and Brooks-Corey equations, but the van Genuchten equation was slightly performed better than the Brooks-Corey equation for both A and B soil textures. The comparison of the measured characteristic curve of Kooye Asatid, Shekarbani, and Daneshkade soils with the characteristic curve simulated by the HYDRUS-1D model showed the effect of hysteresis quite well, as the measured values obtained by drying soil, while the HYDRUS-1D model simulated the wetting front of characteristic curve. In conclusion, a comparison of the values of the simulated parameters with the measured values showed that the HYDRUS-1D model can estimate the hydraulic parameters of the wetting soil water characteristic curve with high accuracy using the reverse solution method of infiltration process under the falling head.

    Keywords: Infiltration, Falling head, Soil water characteristic curve, HYDRUS-1D}
  • حمدالله نوروزی، سید حسن طباطبائی*، نگار نورمهناد، حسین شیرانی

    کودهای دامی منبع میکروارگانیسم های بیماری زایی می باشند که می توانند سبب آلودگی منابع آب های سطحی و زیرسطحی شوند. باکتری ها پس از آزاد شدن از کود، می توانند به درون خاک نفوذ کرده و انتقال یابند. این پژوهش با هدف شبیه سازی اثر دانه بندی کود گاوی بر ضرایب انتقال باکتری ایشریشیاکولی در ستون شن تحت جریان اشباع انجام شد. کود گاوی با اندازه ذرات 25/0، 5/0، 1 و 2 میلی متر معادل با 30 تن در هکتار بر حسب وزن خشک استفاده شد. به موازات این تحقیق از ردیاب کلراید نیز برای بررسی ضریب انتشار پذیری خاک استفاده گردید. اثر تیمارهای کود بر انتقال باکتری ایشریشیاکولی در خاک با اندازه گیری تعداد باکتری و ردیاب کلراید در زه آب خروجی تا 20 سانتی متر مکعب حجم آب منفذی بررسی شد. از نرم افزار HYDRUS-1D برای شبیه سازی استفاده شد. به منظور تعیین کلراید از الگوریتم لونبرگ- مارگوت و بهینه سازی غیر خطی و برای تعیین نگهداشت و انتقال باکتری از معادله سینتیک دو مکانی یا مدل جذب واجذب و حل معکوس استفاده شد. نتایج نشان داد شبیه سازی انتقال باکتری توسط HYDRUS-1D و مدل سینتیک دو مکانی به خوبی برای تمام تیمارهای کودی انجام شده است (میانگین انحراف معیار 056/0 و ضریب تعیین 905/0). تیمار 25/0 میلی متر بهترین تطابق را با نتایج شبیه سازی داشت. بر اساس نتایح تحقیق، بیشترین غلظت باکتری زه آب، در تیمار 2 میلی متر بدست آمد که ناشی از درشتی ذرات کود و خروج سریع تر و زودهنگام باکتری از بین ذرات آن می باشد. کمترین نرخ جذب، 6-10×59/5 (s-1)، در تیمار کودی 2 میلی متر بدست آمد که دلیل آن رهایش بیشتر باکتری در این تیمار کودی و در نتیجه افزایش نرخ واجذب،1-10×61/3 (s-1)، بود. همچنین با افزایش عمق خاک میزان نگه داشت باکتری نیز افزایش یافت که احتمالا به دلیل تجمع باکتری ها روی سطح ذرات خاک در عمق های پایین تر می باشد.

    کلید واژگان: ایشریشاکولی, پالایش, مدل سینتیک, منحنی رخنه, HYDRUS-1D}
    Hamdolla Norouzi, Sayyed Hassan Tabatabaei *, Negar Nourmahnad, Hosein Shirani

    Livestock manures are a source of pathogenic microorganisms that cause contamination of water surface and groundwater. The aim of this study was to simulate the effect of cow manure granulation on the transmission coefficients of Escherichia coli in a column of sand under saturated flow. Cow manure with particle sizes of 0.25, 0.5, 1 and 2 mm equivalent to 30 (ton/hec) in terms of dry weight was used. The effect of fertilizer treatments on the transmission of Escherichia coli in the soil was investigated by measuring the number of bacteria and chloride detector in the drainage water, up to 20 cm3 of pore volume. In order to determine chloride, Levenberg-Marquardt algorithm and nonlinear optimization were used, and to determine bacterial retention and transfer, a two-site kinetic Attachment-Detachment equation and inverse solution were used. The results showed that the bacterial transfer simulation was performed well for all fertilizer treatments by HYDRUS-1D using a two-site kinetic model (average of mean deviation and coefficient of determination was 0.056 and 0.905 respectively). The 0.25 mm treatment had the best agreement with the simulation results. The highest concentration of wastewater bacteria was obtained in the fertilizer treatment of 2 mm, which is due to the coarseness of fertilizer particles and faster and earlier removal of bacteria from its particles. The lowest attachment coefficient rate, was obtained in the fertilizer treatment of 2 mm (5.59*10-6 s-1) due to the release of more bacteria in this fertilizer treatment and as a result of increasing the rate of detachment coefficient (3.61*10-1 s-1). Also, with increasing soil depth, the amount of bacterial retention increased, which is probably due to the accumulation of bacteria on the surface of soil particles at lower depths.

    Keywords: Breakthrough curve, E-Coli, Filtration, HYDRUS-1D, Kinetic Model}
  • ساره شفیعی فر، احمد فرخیان فیروزی*، عطاالله خادم الرسول

    تخریب خاک در نتیجه شور و سدیمی شدن یکی از مهمترین مشکلات مناطق خشک و نیمه خشک است. برای حل این مشکل، آبشویی نمک های تجمع یافته در این خاک ها ضروری است. در این پژوهش، کارایی مدل HYDRUS-1D در پیش بینی روند شوری زدایی در خاک شور و سدیمی واقع در شمال اهواز بررسی شد. آبشویی به روش منقطع شامل تیمار دارای ماده اصلاح کننده (اسید سولفوریک) و تیمار بدون ماده اصلاح کننده و چهار تیمار عمق آب آبشویی شامل 25، 50 ، 75 و 100 سانتی متر آب در چهار تکرار در کرت های 1 1 متر مربع صورت پذیرفت. منحنی های شوری خاک پس از هر مرحله آبشویی رسم گردید. ویژگی های هیدرولیکی خاک براساس خصوصیات زودیافت اندازه گیری شده با استفاده از برنامه Rosseta برآورد شد. پارامترهای هیدرولیکی و همچنین مقدار شوری اندازه گیری شده نیمرخ خاک به عنوان ورودی برنامه HYDRUS-1D استفاده شدند و تغییرات شوری نیمرخ خاک طی دوره های مختلف آبشویی به روش حل معکوس برآورد شد. نتایج نشان داد خاک های تیمار شده با ماده اصلاح کننده EC متفاوتی نسبت به شاهد داشتند اما این تفاوت چشمگیری نبود زیرا گچ و آهک موجود در خاک های مورد مطالعه کلسیم مورد نیاز برای اصلاح را تامین کرده بودند. بهترین برآورد انتقال املاح مربوط به اعماق کمتر از 100 سانتی متری خاک و دورهای اول و دوم آبشویی بود. بطور کلی نتایج حاصل از شبیه سازی انتقال نشان داد مدل HYDRUS-1D برآورد مناسبی از شوری خاک دارد. بنابراین می توان مدل HYDRUS-1D را به عنوان ابزاری مناسب برای پیش بینی انتقال املاح در خاک های شور و سدیمی معرفی کرد.

    کلید واژگان: مدل, آبشویی, شوری, خوزستان, Hydrus-1D}
    Sareh Shafiefar, Ahmad Farrokhian Firouzi *, Ataallah Khademalrasoul

    Soil degradation caused by salinization and sodification is one of major problem in arid and semi-arid regions. To overcome this problem, leaching of accumulated salts from such soils is necessary. In this research, HYDRUS-1D model was used to predict desalination process in saline-sodic soil located in north of Ahvaz. Therefore, Leaching experiments in both with (sulfuric acid) and without reclaiming material was performed in in 11 m2 plots. All experiments were accomplished by applying 100 cm of water in four-25 cm intervals. Desalinization leaching curves were measured. Also, soil texture, field capacity and permanent wilting point water contents, saturated hydraulic conductivity and solute distribution in soil profile were measured. Then, solute transport during leaching process was simulated using HYDRUS-1D by inverse method. The results of the study indicated that all the used amendments showed a pronounced difference in EC compared with control but the difference wasn't significant. Because of, the soils have enough calcium carbonate and gypsum which provide requirement calcium for reclamation. The model predicted solute transport in depths less than 100cm better than other. The simulated results indicated that amount of estimated EC in the first and second period of leaching fit to observed data better than other periods. Over all, the results of solute transport simulation during leaching experiments revealed that HYDRUS-1D provide reasonable description EC distribution in soil profile. So HYDRUS-1D model can be introduced as a suitable tool for prediction solute transport in soil under field condition.

    Keywords: Model, Leaching, salinity, Khuzestan, Hydrus-1D}
  • رحمان باریده، فرشته نسیمی*
    نفوذ یک فرآیند کلیدی است که در برنامه ریزی، طراحی، مدیریت و بهینه سازی سیستم های آبیاری مورد استفاده قرار می گیرد؛ بنابراین انتخاب یک مدل نفوذ مناسب در بهینه سازی مصرف آب در کشاورزی و بررسی چرخه آب در مقیاس کوچک و بزرگ ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ضرایب معادلات نفوذ کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن نسبت به تغییر هم زمان رطوبت اولیه و چگالی ظاهری خاک و تاثیر آن بر عملکرد معادلات نفوذ در خاک های مختلف بود. به منظور بیان تاثیر حساسیت ضرایب معادلات نفوذ بر کارایی آن معادلات در رطوبت ها و چگالی های مختلف، ابتدا ضرایب معادلات برای همه داده های نفوذ محاسبه (مرحله برازش) و در مرحله بعد در یک رطوبت و چگالی مشخص برای هر خاک محاسبه و برای رطوبت ها و چگالی های دیگر مورد استفاده قرار گرفت (مرحله ارزیابی). برای این منظور داده های نفوذ تجمعی در هشت بافت خاک، سه چگالی ظاهری شامل 3/1، 4/1 و 5/1 گرم بر سانتیمترمکعب و پنج سطح رطوبت حجمی 1/0، 15/0، 2/0، 25/0 و 3/0 با استفاده از HYDRUS-1D تهیه گردید. بر اساس نتایج حساسیت ضرایب معادلات نفوذ نسبت به تغییرات رطوبت و چگالی ظاهری از زیاد به کم به ترتیب ضریب معادله کاستیاکف (ak)، ضریب معادله کاستیاکف-لوییس (akl)، توان معادله کاستیاکف (bk)، ضریب معادله هورتن (bh) و توان معادله کاستیاکف-لوییس (bkl) به دست آمد. میانگین افزایش RMSE معادله کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن در مرحله ارزیابی به ترتیب 25/3، 34 و 8/2 برابر مرحله برازش به دست آمد؛ بنابراین کمترین حساسیت در عملکرد معادله هورتن و بیشترین حساسیت در معادله کاستیاکف-لوییس رخ داده است.
    کلید واژگان: معادلات نفوذ, شبیه سازی, نفوذ تجمعی, HYDRUS-1D}
    Rahman Barideh, Fereshteh Nasimi *
    Infiltration is a key process which can be considered for scheduling, design, management and optimization of irrigation systems. Therefore, it is necessary to choose an appropriate infiltration model to optimize water consumption in agriculture and to study the water cycle on a small and large scale. The purpose of this study was to investigate the sensitivity of the coefficients of Kostiakov, Kostiakov-Lewis and Horton infiltration equations to the simultaneous changes of initial moisture and soil bulk density and its effect on the performance of infiltration equations in different soils. In order to represent the effect of the sensitivity of the coefficients of infiltration equations on the efficiency of those equations at different moisture and bulk densities, first the coefficients of the equations are calculated for all infiltration data (fitting step) and then at a specific moisture and bulk density for each soil are calculated and for the moisture and other densities were used (evaluation step). For this purpose, cumulative infiltration data in eight soil textures, three bulk densities including 1.3, 1.4 and 1.5 g / cm3 and five volumetric moisture levels of 0.1, 0.15, 0.2, 0.25 and 0.3 was prepared using HYDRUS-1D. Based on the results, sensitivity of the coefficients of infiltration equations to changes in moisture and bulk density from high to low, respectively, the coefficient of the Kostiakov equation (ak), the coefficient of the Kostiakov-Lewis equation (akl), the power of the Kostiakov equation (bk), the coefficient of the Horton equation (bh) And the power of the Kostiakov-Lewis equation (bkl) was obtained. The mean increase of RMSE of the Kostiakov, Kostiakov-Lewis and Horton equations in the evaluation stage was respectively 3.25, 34 and 2.8 times the fitting stage. Therefore, the lowest and the highest sensitivity occurred in the Horton and the Kostiakov-Lewis equations respectively.
    Keywords: Infiltration equations, Simulation, Cumulative infiltration, HYDRUS-1D}
  • اشکان یوسفی، احمد فرخیان فیروزی*، میلاد امین زاده
    این پژوهش با هدف بررسی تاثیر مالچ کاه و کلش بر روی توزیع رطوبت در نیمرخ خاک و شبیه سازی جریان آب در خاک تحت تاثیر آب زیر زمینی و شور، با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D انجام شد. بدین منظور، آزمایش لایسی متری در دو خاک با بافت های شنی و لوم با سه سطح مختلف شوری آب زیرزمینی شامل 5، 10 و 15 دسی زیمنس بر متر، با و بدون پوشش مالچ و در سه تکرار، در بازه زمانی 3 ماهه انجام شد. مقدار رطوبت به وسیله دستگاه TDR در عمق های 5، 10، 20، 30 و 50 سانتی متر اندازه گیری و همچنین مقدار تبخیر با استفاده از سیستم بطری ماریوت، به صورت روزانه محاسبه گردید. نتایج نشان داد که پوشش مالچ، به ترتیب منجر به نگهداشت 15 و 20 درصدی رطوبت در لایه سطحی و کاهش تبخیر 27 و 8 درصدی به ترتیب در خاک لوم و شنی شد. در این مطالعه، بین داده های رطوبت اندازه گیری و شبیه سازی شده با نرم افزار HYDRUS-1D، همبستگی 97/0-89/0 برای خاک لوم و همبستگی 96/0-90/0 برای خاک شنی به دست آمد. علاوه بر این، مدل HYDRUS-1D، مقدار رطوبت را با میانگین جذر مربعات خطا (RMSE) cm-3 cm3 0489/0- 0121/0و cm3 cm-30521/0- 0129/0 به ترتیب برای خاک لوم و خاک شنی  شبیه سازی نمود. مقایسه نتایج شبیه سازی با اندازه گیری های به دست آمده نشان داد که رطوبت شبیه سازی شده در لایه های نزدیک به سطح ایستابی، در همه تیمار ها  بیش از مقدار اندازه گیری برآورد شده است.
    کلید واژگان: سطح آب زیرزمینی, شوری, رطوبت, مالچ, HYDRUS-1D}
    Ashkan Yusefi, Ahmad Farrokhian Firouzi *, Milad Aminzadeh
    The aim of this study was to investigate the effect of straw mulch on water content distribution in a soil profile and simulating water flow in soil under shallow saline groundwater using HYDRUS-1D. Lysimetric experiments were conducted in two soil textures (sand and loam) at three water table salinity levels of 5, 10 and 15 dS m-1 mulch and no mulch with three replications in a three-month interval. Soil moisture content was continuously monitored in the depths of 5, 10, 20, 30 and 50 cm. Evaporation was also measured using Marriott bottle technique on a daily basis. The results showed that mulch cover retained soil moisture by 16 % and 20 %, and reduced evaporation by 27 % and 8% in surface layer of loamy and sandy soil, respectively. Our findings highlighted a strong correlation between measured and simulated soil moisture data using HYDRUS-1D with R2 ranging from 0.89 to 0.97 and 0.90 to 0.96 in sand and loamy soils, respectively. The numerical model estimated soil moisture with RMSE of 0.0121- 0.0489 cm3 cm-3 for loamy and 0.0129-0.0521 cm3 cm-3 for sand. The simulation results revealed that HYDRUS-1D overestimates moisture content of layers close to water table.
    Keywords: Groundwater table, Soil profile, Moisture, Mulch, HYDRUS-1D}
  • انسیه شمسی تواسانی، علی نقی ضیائی*، سید محمدرضا ناقدی فر، حسین انصاری

    از آنجایی که بسیاری از مناطق ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود، موضوع تغذیه آب های زیرزمینی به عنوان یکی از اجزای مهم چرخه آب در این مناطق از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، تغذیه آب زیرزمینی ناشی از آب آبیاری برای 30 نقطه از دشت نیشابور که دارای لاگ حفاری بودند در سناریوهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. داده های روزانه شامل بارش و تبخیروتعرق و شاخص سطح برگ گیاه کشت شده، برای شبیه سازی در HYDRUS-1D استفاده شد. 30 لاگ حفاری براساس تنوع عمق سطح ایستابی و موقعیت مکانی و پراکندگی در سطح آبخوان برای مدل سازی انتخاب شدند. بررسی میزان تغذیه در سناریو کشت گندم-آیش نشان داد که بسته به نوع بافت و ضخامت لایه غیر اشباع، مقدار تغذیه نسبت به تعداد دفعات آبیاری متفاوت خواهد بود. در بافت شنی حداکثر مقدار تغذیه مربوط به سناریوی 5 نوبت آبیاری (در بلوک خاکی با عمق 15 متر) به طور متوسط برابر 23/325 میلی متر در سال (45 درصد آب کاربردی) است. در بافت لوم-رسی-شنی بیشترین مقدار تغذیه در سناریوی 7 نوبت آبیاری (در بلوک خاکی با عمق 12 متر) به طور متوسط برابر 86/68 میلی متر در سال (5/9 درصد مقدار آب کاربردی) می باشد. در لاگ های حفاری با بافت لومی به دلیل زیاد بودن عمق بلوک خاک، مقدار تغذیه در سناریوهای مختلف یکسان و برابر 5/3 میلی متر در سال (05/0 درصد آب کاربردی) است. در سناریو کشت گندم-محصول تابستانه، به دلیل آبیاری گیاه گوجه فرنگی در فصل تابستان افزایش میزان تغذیه در لاگ های حفاری مشاهده می شود که به موجب آن بیشترین مقدار تغذیه در لاگ حفاری با بافت شنی و عمق بلوک خاک 15 متر به طور متوسط برابر با 47/440 میلی متر در سال (60 درصد آب کاربردی) می باشد.

    کلید واژگان: معادله ریچاردز, HYDRUS -1D, منطقه خشک و نیمه خشک, نفوذ}
    Ensiye Shamsi, Ali Naghi Ziaei *, Seyed MohammadReza Naghedifar, Hossein Ansary

    Since many parts of Iran are located in arid and semi-arid regions of the world, groundwater recharge is an important component of the water cycle in these areas. In this paper, groundwater recharge under different irrigation scenarios for thirty logs lied in Neishabour plain was investigated. Daily data, including precipitation, evapotranspiration and leaf area index were used to run HYDRUS-1D software. Thirty observation logs with different depths of water table were selected at different locations in the plain. Analysis of the recharge rate in the wheat-fallow scenario showed that for different soil textures, groundwater recharge is dependent on the number of irrigation applications. For the logs with sandy soil textures, the maximum amount of recharge was obtained in five irrigation events scenario by an average of 325.23 mm year-1. For the logs with sandy clay loam soil texture, the highest recharge rate was obtained in the seven irrigation events scenario by an average of 67.43 mm per year-1. In the logs dug in loamy soil texture, due to the high depth of the soil block, the same recharge rate was obtained at different scenarios. In the case of a double-cropping scenario, groundwater recharge increased due to irrigation of tomato in summer. In this scenario, the highest recharge rate was obtained in observation log drilled in sandy soil texture with a depth of 15 m which was equal to 440.47 mm year-1.

    Keywords: Richards’ equation, HYDRUS -1D, Arid, semi-arid region, Infiltration}
  • فرشته نسیمی، کامران زینال زاده*، سینا بشارت
    شبیه سازی دقیق حرکت آب و املاح در محیط متخلخل، در مطالعات آب و خاک اهمیت زیادی دارد. هدف از این تحقیق، اندازه‏ گیری و شبیه‏ سازی حرکت آب و انتقال املاح در تیمارهای خاک با لایه بندی متفاوت بود. در این تحقیق، تاثیر تغییر چگالی ظاهری خاک و ترتیب لایه بندی خاک بر حرکت آب و املاح در 5 تیمار و هر تیمار در دو تکرار اندازه‏ گیری و با مدل HYDRUS-1D شبیه‏ سازی شد. بدین منظور، از 10 ستون PVC با ارتفاع 105 و قطر داخلی 31.5 سانتیمتر و سه بافت خاک شامل شن لومی، لوم شنی-رسی و لوم رسی استفاده گردید. ستون ها با آب آبیاری و آب شور با شوری‏ های به ترتیب 0.67 و 4.46 دسی زیمنس بر متر آبیاری شدند. در طول آزمایش، مقدار رطوبت (با رطوبت سنج از نوع TDR) و شوری (اندازه گیری هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع)، در اعماق 10، 20، 30، 40 و 60 سانتیمتری اندازه گیری گردید. نتایج تحقیق نشان داد حرکت آب در خاک تحت تاثیر موقعیت قرارگیری لایه ای با کمترین میزان نفوذپذیری است و زمانی که لایه ریزبافت در بالا قرار می گیرد زمان خروج آب بیشترین مقدار خواهد شد. همچنین، نتایج نشان داد در تمام ستون ها مقدار EC در لایه بالایی بیشترین مقدار بوده و بدون توجه به تغییر ترتیب قرارگیری لایه ها، از بالا به پایین کاهش می یابد. بررسی شاخص nRMSE بیانگر دقت بالای مدل HYDRUS در شبیه‏ سازی حرکت آب و املاح در خاک مطبق می‏ باشد. کمترین خطای شبیه سازی در خاک همگن بود.
    کلید واژگان: چگالی ظاهری خاک, رطوبت سنج TDR, ستون خاک, HYDRUS-1D}
    Fereshteh Nasimi, Kamran Zeinalzadeh *, Sina Besharat
    The precise simulation of water and solute transfer in porous media is very important in soil and water studies. The purpose of this study was to measure and simulate water movement and solutes transfer of layered soils. In this study, the effect of soil bulk density changes and different soil layering on water and solute movement were measured and simulated with HYDRUS-1D model in 5 treatments and two replications. For this purpose, 10 columns of PVC with a height of 105 cm and an inner diameter of 31.5 cm, and three soil textures including loamy sand, sandy-clay loam and clay loam were used. The columns were irrigated with irrigation water and saline water with salinity of 0.67 and 4.46 ds/m, respectively. During the experiment, moisture content (using TDR moisture meter) and salinity (by saturated mud extraction method) were measured at depths of 10, 20, 30, 40 and 60 cm. The results of the study showed that the water movement in the soil is affected by the position of the layers with the least permeability and when the fine texture layer is placed on top, the time of water exit is the highest. Also, the results showed that in all columns the EC value was the highest in the upper layer and decreased from top to bottom regardless of the order of the arrangement of the layers. The survey of the nRMSE index indicates the high accuracy of the HYDRUS model in simulating the movement of water and solute in the layered soil. The lowest error in simulation was in homogeneous soil.
    Keywords: Soil bulk density, TDR moisture meter, soil column, HYDRUS-1D}
  • مهرناز امینی، حامد ابراهیمیان، عبدالمجید لیاقت
    شناخت ویژگی های هیدرولیکی خاک برای حل بسیاری از مسائل مدیریتی در کشاورزی و محیط زیست ضروری است. کیفیت آب بر روی هدایت هیدرولیکی خاک تاثیرگذار است. هدف این پژوهش، ارزیابی تاثیر شوری بر هدایت هیدرولیکی خاک برآورد شده به روش مدل سازی معکوس به کمک داده های نفوذ تجمعی خاک است. در این تحقیق، سه سطح شوری آب 1/1، 2/2 و 8/5 دسی زیمنس بر متر به کار برده شد. برای شبیه سازی معکوس پارامترهای هیدرولیکی خاک از مدل شبیه سازی HYDRUS-1D استفاده شد. با توجه به نتایج، سطوح شوری به کار رفته در این پژوهش تاثیر معنی داری روی نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی خاک نداشت. مقادیر ضریب تعیین R2برای شوری آب 1/1، 2/2 و 8/5 دسی زیمنس بر متر به ترتیب برابر 75/0، 85/0 و 82/0 به دست آمد که نشان دهنده ی وجود همبستگی خوب بین مقادیر نفوذ تجمعی خاک اندازه گیری و شبیه سازی شده توسط مدل سازی معکوس می باشد. بین مقادیر اندازه گیری و شبیه سازی شده ی هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک نیز تطابق بسیار خوبی وجود داشت.
    کلید واژگان: مدل سازی معکوس, نفوذ تجمعی, ویژگی های هیدرولیکی, HYDRUS-1D}
    Mehrnaz Amini, Hamed Ebrahimian, Abdolmajid Liaghat
    Moisture flow through unsaturated zone is vital in agricultural engineering, soil science, groundwater hydrology, and environmental engineering. Moisture flow through unsaturated zone is complex due to the dependencies of flow and storage properties on the pressure head and is commonly analyzed by solving Richards’ equation. Solution of Richards’ equation requires the knowledge of soil hydraulic conductivity and water content versus pressure head functions referred to herein as the soil hydraulic properties. Since these functions are highly nonlinear, direct laboratory and field measurements are tedious, time consuming, and involve considerable uncertainty (Hari Prasad et al., 2010). An alternative to the direct determination is to employ the parameter estimation methods using inverse procedure for the determination of hydraulic properties. Indirect methods are divided into several categories, including methods based on pedotransfer functions, semi-physical, and inverse methods (Abbasi, 2007). Determination of hydraulic properties by inversion of in situ measured moisture contents, pressure heads and cumulative infiltration have become an alternative to direct measurements due to decrease in the computational costs and development of efficient optimization algorithms. Inverse solutions based on the Richards’ equation are now increasingly used for estimating the unsaturated soil hydraulic properties. The HYDRUS-1D model is one of the advanced models have been widely used to simulate one-dimensional water movement in soil. Examples of numerical studies in which infiltration data were used to inversely estimate the near-saturated soil hydraulic properties using HYDRUS model are by Simunek and van Genuchten (1996) and Rashid et al (2015). Water quality can impact on soil hydraulic conductivity changes. The effect of salinity on the hydraulic conductivity of soil has been studied by many researchers, including Moutier et al. (1998) et al. and Levy (2005). The researchers reported that increasing the salinity has increased the hydraulic conductivity of the soil. The purpose of this research was to evaluate saline water effect on unsaturated hydraulic properties and estimate these properties inversely using infiltration data.
    Keywords: Soil hydraulic properties, Inverse Technique, Cumulative Infiltration, HYDRUS-1D}
  • اسماء موسوی دهموردی *، شجاع قربانی دشتکی، پریسا مشایخی
    سابقه و هدف
    نفوذپذیری یکی از پارامترهای مهم خاک می باشد، که بر روی بسیاری از فرآیندهای هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز تاثیرگذار است. اهمیت نفوذ سبب شده تا روش های صحرایی و آزمایشگاهی مختلفی به منظور اندازه گیری این فرایند مورد استفاده قرار گیرد. روش های مختلفی برای اندازه گیری نفوذ آب به خاک وجود دارد که اساس کلیه آنها بر اندازه گیری جریان عمودی آب به خاک استوار است. یکی از روش های استاندارد اندازه گیری نفوذ آب به خاک، روش نفوذسنج های استوانه-دوگانه است. در این روش فرض بر آن است که استوانه خارجی مانع از ایجاد جریان جانبی و بوجود آوردن جریان کاملا عمودی در خاک می شود. لذا پژوهش حاضر به منظور ارزیابی روش نفوذسنج استوانه دوگانه در اندازه گیری نفوذ عمودی آب به خاک در مقایسه با داده های نفوذ عمودی واقعی شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D انجام گرفته شد. مواد و روش: در این پژوهش، داده های نفوذ آب به خاک در چندین منطقه از کشور با بافت های مختلف با استفاده از روش نفوذسنج استوانه دوگانه اندازه گیری شد، سپس شرایط نفوذ آب به خاک در محیط نرم ا فزار HYDRU-1D برای مناطق مورد نظر، شبیه سازی و داده های نفوذ عمودی آب به خاک به روش حل مستقیم معادله ریچاردز استخراج شدند. جهت کمی کردن پارامترهای هیدرولیکی در معادله ریچاردز از مدل ون گنوختن-معلم استفاده گردید. بدین منظور پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم با استفاده از روش حل عددی معکوس در نرم افزار HYDRUS، برای خاک هر منطقه بهینه سازی شد و مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی داده های اندازه گیری شده با استفاده از آماره های میانگین خطا (ME) ، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) ، ضریب تبیین (R2) و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) انجام شد.
    یافته ها
    نتایج مقایسه داده های شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار هایدروس با داده های اندازه گیری شده از طریق آزمایش استوانه های دوگانه نشان داد که نفوذ اندازه گیری شده در روش استوانه های دوگانه بسیار بیشتر از نفوذ عمودی آب به خاک است. نفوذ اندازه گیری شده در تمام بافت ها دارای اختلاف زیادی نسبت به داده های شبیه سازی شده بود. در روش استوانه دوگانه کمترین میزان خطا در اندازه گیری نفوذ آب به خاک ، در بافت لوم شنی که یک بافت سبک می باشد مشاهده شد. مقادیر آماره های ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین خطا و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (R2، RMSE، ME و NRMSE) در این بافت به ترتیب برابر با 87/0، 51/8، 45/4-، 18/0 بود.
    نتیجه گیری
    در اندازه گیری نفوذ آب به خاک به روش استوانه های دوگانه اندازه استوانه های مورد استفاده و همچنین فضای بافری بین دو استوانه از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین استفاده از استوانه هایی با اندازه های متفاوت بر مقادیر نفوذ نهایی تاثیرگذار است. روش نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت شنی از خطای پایین تری نسبت به بافت های سنگین برخوردار است و سهم نفوذ جانبی در این بافت کمتر می باشد. بنابراین نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت های سبک از دقت بالاتری برخوردار است.
    کلید واژگان: شبیه سازی, معادله ریچاردز, نفوذ آب به خاک, HYDRUS-1D}
    asma Mousavi dehmurdi *, shoja ghorbani dashtaki, parisa mashayekhi
    Background and objectives
    Infiltration is one of the important parameters of the soil, which affects many hydrological processes in the watersheds. The importance of the Infiltration has led to various laboratory methods used to measure this process. Various methods have been developed for measuring the infiltration, which are based on the measurement of the vertical flow of water to the soil. One of the standard methods for measuring infiltration, is double-ring infiltrometers method. In this method, it is assumed that the external cylinder prevents lateral flow and creates a completely vertical flow in the soil. Therefore, the present study was conducted to evaluate the double-ring infiltrometers method for measuring the vertical infiltration compared to actual vertical infiltration data simulated using HYDRUS-1D software.
    Materials and methods
    In this study, in order to evaluate the double- ring infiltration data, infiltration was measured in several regions with different soil textures by double- ring infiltrometers. Then, HYDRUS-1D numerical model was used to simulate infiltration and the vertical infiltration data were obtained through forward solution of the Richards equation. van Genuchten-Mualem model was used to quantitatively soil hydraulic properties of the Richards equation. In order to the hydraulic parameters of van Genuchten-Mualem model were optimized using inverse modeling in the HYDRUS, for each region's soil Assessment of measured data was performed using mean error (ME), root mean square error (RMSE), coefficient of determination (R2) and normalized mean square root (NRMSE). Findings: Comparison of simulated and measured infiltration data showed that double ring infiltration data is much higher than the simulated vertical infiltration data. The measured infiltration data in all soil texture was much different from that of simulated data. The lowest error in the measurement of vertical infiltration was observed in sandy loam soil that is a light texture. The values of coefficient of determination, root mean square error, mean error and normalized mean square root (R2, RMSE, ME and NRMSE) were 0.87, 8.51, -4.45, and 0.18 respectively in this texture.
    Conclusion
    In measuring the infiltration of a double-rings, the size of the cylinders used, as well as the buffer index, is of great importance. Therefore, the use of cylinders of different sizes influences on the final infiltration values. The double-ring infiltrometers method has a lower error in the Sandy texture than heavy texture and the contribution of lateral infiltration is less in this texture. Therefore, the double-ring infiltrometers has a higher accuracy in light texture.
    Keywords: HYDRUS-1D, infiltration, Richards equation, simulation}
  • حمیده نوری*، سارا پشنک پور، عبدالمجید لیاقت، آرزو نازی قمشلو، محمدرضا یزدانی
    چاه های سطحی کشاورزی به عنوان منبع تامین آب آبیاری و مدیریت مناسب آنها برای تامین نیاز آبیاری اراضی شالیزاری از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این راستا تحقیقی با هدف توسعه مدل شبیه سازی بهره برداری از چاه های سطحی انجام گرفت. رویکرد این مدل بر حداکثر استفاده از آب های محلی موجود (باران، چاه سطحی، آببندان،...) است. در مدل ارائه شده ابتدا بر اساس داده های ورودی و معادلات شبیه سازی، تبخیرتعرق گیاه، نیاز، دور و حجم آبیاری مورد نیاز، بار آبی در چاه سطحی و خاک به صورت روزانه محاسبه می شود. سپس با استفاده از برنامه آبیاری بدست آمده و محدودیت های برداشت از چاه سطحی (حداقل بار آبی مجاز در چاه)، روز های آبگیری از چاه سطحی، دبی پمپاژ، مدت زمان پمپاژ، ارتفاع غرقابی درمزرعه و مقدار رواناب محاسبه می شوند. همچنین شبیه‏سازی نوسانات سطح آب زیرزمینی در شرایط غیراشباع در خارج از فصل زراعی برنج، توسط مدل HYDRUS-1D صورت گرفت. طبق نتایج بدست آمده از اجرای مدل در اراضی شالیزاری موسسه تحقیقات برنج کشور در رشت برای سال آبی نرمال، از 10 نوبت آبیاری مورد نیاز، شش نوبت آن توسط چاه سطحی و چهار نوبت توسط کانال تامین شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در اراضی شالیزاری مورد مطالعه، سطح آب زیرزمینی کم عمق در خارج از فصل زراعی برنج مجددا توسط بارندگی تغذیه گردیده است و از عمق 85/4 متری به عمق 82/1 متری صعود کرده است. بنابراین بهره برداری از چاه های سطحی در طول فصل زراعی برنج با رعایت حداقل بار آبی مجاز باعث افت محسوس آب زیرزمینی و ناپایداری نمی گردد.
    کلید واژگان: آب برگشتی, آب زیرزمینی کم عمق, مدل شبیه سازی, hydrus-1D}
    Hamideh Noory*, Sara Pashankpoor, Abdol Majid Liaghat, Arezo Nazi Ghameshloo, Mohammadreza Yazdani
    In this research, an operational simulation model was developed to indicate the importance of agricultural bore wells as an irrigation water resource and sustainable management of them to supply irrigation demand of paddy fields. The main approach of this research was based on maximum using of local water resources (e.g. wells, ponds). In the proposed model, crop evapotranspiration, irrigation requirement and interval and water head in soil and bore well are daily calculated based on input data and simulation equations. Then, using of obtained irrigation scheduling and considering the limitation of minimum permission level in bore well, water harvesting days from bore well, pumping discharge and time, pond water in fields and runoff are calculated. Simulation of groundwater level fluctuation in the out of paddy rice growing season in unsaturated condition of soil was computed by Hydrus-1D. The model was run for paddy fields of Rasht Rice Research Institute for normal year; The results indicated that 10 irrigation events were required that six and four of them were supplied by bore well and canal, respectively. The obtained results in the studied paddy fields showed that shallow groundwater level was discharged by precipitation in the out of paddy rice growing season and raised from depth of 4.85 m to 1.82 m. Therefore, operation of bore wells during paddy rice growing season as well as considering minimum permission water head does not cause considerable groundwater drawdown and unsustainable operation
    Keywords: hydrus-1D, irrigation, shallow groundwater, simulation model}
  • صنم جعفری گیلانده، حبیب خداوردی لو، علی رسول زاده
    در سالهای اخیر استفاده از توابع انتقالی به عنوان راهکاری که ویژگی های هیدرولیکی را از پارامترهای زودیافت خاک برآورد کند، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، منحنی رطوبتی یک خاک لوم رسی به وسیله برخی از توابع انتقالی محلی و بین المللی برآورد گردید. منحنی رطوبتی خاک با روش مستقیم در آزمایشگاه اندازهگیری و اعتبار توابع انتقالی موردمطالعه برای برآورد منحنی مذکور بررسی گردید. با واردکردن منحنی رطوبتی برآورد شده و اندازه - گیری شده به مدل هایدروس یک بعدی، جریان آب در این خاک شبیه سازی و دقت کاربردی توابع انتقالی از نظر شبیه- سازی جریان آب در خاک به طور کمی مقایسه شد. نتایج نشان داد بهترین توابع انتقالی در شبیه سازی منحنی رطوبتی Y-(2)، Y-) توابع نوع اول و دوم یعقوبی ،(Sepas) خاک موردمطالعه برای عمق 15 سانتیمتر، بهترتیب تابع سپاس خواه NRMSE 0 میباشند. مقدار / کمتر از 1 (NRMSE) با میانگین جذر مربعات خطای نرمال (Gh-( 1)) و تابع دوم قربانی(( 2 ) 0 و برای بیشتر توابع انتقالی محلی کمتر / منحنی رطوبتی خاک زیرسطحی، برای بیشتر توابع انتقالی بین المللی کمتر از 3 شبیه سازی تغییرات رطوبت نسبت به زمان توسط هایدروس، با بهکارگیری توابع ،NRMSE 0 برآورد گردید. مقدار / از 2 0 برآورد گردید. میتوان نتیجه گیری کرد که در ارزیابی / 0 تا 84 / انتقالی مختلف در خاک سطحی و زیرسطحی بین 07 اعتبار توابع انتقالی باید به نوع کاربردی که قرار است از آنها استفاده گردد توجه شود.
    کلید واژگان: توابع انتقالی, جریان آب خاک, خصوصیات هیدرولیکی خاک}
    S. Jafari, H. Khodaverdilou, A. Rasoulzadeh
    In recent years, using pedotransfer functions (PTFs) has been considerated as a way to estimate the hydraulic properties of soil from easily to measured parameters. In this research, soil water retention curve of a clay loam soil was estimated using some of the global and regional PTFs. Soil water retention curve (SWRC) was constructed using direct measuring methods in laboratory and the validation of PTFs for estimation of the mentioned curve was evaluated. By entering the measured and estimated SWRC to Hydrus-1D, soil water flow was simulated and the accuracy of the PTFs for simulation of water flow was quantitatively compared. The results showed that the functions of Sepaskhah (Sepas), Yaghubi-1(Y-(1)), Yaghubi-2(Y-(2)) and Ghorbani-2(Gh- 2)) with normalized root mean square error (NRMSE) values of less than 0.1 could reasonably predict SWRC of the surface soil. In prediction of SWRC of subsurface soil, the NRMSE values of most global PTFs were less than 0.3 and for most of the regional PTFs were less than 0.2. NRMSE values in simulation of water content of surface and subsurface soils using Hydrus by applying different PTFs were between 0.07 to 0.84, respectively. It can be concluded that in running validating phase one should consider the objective for which the PTFs may be applied.
    Keywords: Hydrus-1D, Pedotransfer functions, Soil hydraulic properties, Soil water flow}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال