بررسی کارایی و تحلیل حساسیت شبیه های مختلف نرم افزار SIRMOD در طراحی آبیاری جویچه ای

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 5، دوره 6، شماره 18، آذر و دی 1392، صفحه 63-74   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مصطفی مرادزاده^{* 1}؛ سعید برومندنسب²؛ رضا لاله زاری¹؛ مهدی بهرامی³

¹دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی دانشگاه شهید چمران اهواز

²استاد گروه آبیاری و زهکشی دانشگاه شهید چمران اهواز

³دکتری آبیاری و زهکشی دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 10 اسفند 1392،  تاریخ پذیرش: 10 اسفند 1392 

چکیده

درصد زیادی از زمین­های کشاورزی در ایران به­صورت جویچه­ای آبیاری می­شوند که تحقیق درباره‌ی کاربرد روش مزبور نیاز به توجه بیش­تری دارد. از طرفی، کسب اطلاعات لازم برای پیش بینی و محاسبه‌ی منحنی­های پیشروی و پسروی آب در جویچه‌ها، مستلزم اندازه گیری­های دقیق در داخل مزرعه می­باشد، که این کار باعث صرف هزینه و وقت زیادی می­گردد. مهمترین هدف این پژوهش ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی شبیه‌­های آب‌پویایی، لختی صفر، و موج تحرکی با کاربرد اطلاعات مزرعه­ای با نرم افزارSIRMOD  می باشد. هم­چنین، این نرم افزار به­وسیله‌ی سه فراسنج ورودی شامل بده، ضریب زبری مانینگ و شیب زمین نیز مورد تحلیل حساسیت قرار می‌گیرد. آزمایش­های صحرایی در مزرعه‌ی پژوهش­های دانشکده‌ی مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام پذیرفت. داده­ها از سه جویچه با بافت متوسط رسی به طول­های 60، 80 و90 متر، در سه تکرار و تحت سه بده‌ی 1، 25/1و 5/1 لیتر بر ثانیه برداشت شدند. برای خطایابی از چهار شاخص آماری توزیع نسبت به خط 45 درجه (a)، متوسط خطای پیش بینی شبیه‌ (E_r)، ضریب وایازی (R²)، و متوسط خطای نسبی شبیه‌ (E_a) استفاده شد. نتایج تحلیل حساسیت نشان دادند که نرم افزار SIRMOD به تغییرات فراسنج­های ورودی مذکور حساس است. هم­چنین، مقادیر پیش بینی شده در مرحله‌ی پیشروی برای همه تیمارها و تمامی شبیه‌­ها بیش­تر از مقادیر مشاهده شده بود. بطور  کلی، مقادیرa  و R² بیانگر مناسب بودن شبیه‌های آب‌پویایی، و لختی صفر برای پیش بینی فرایند پیشروی جریان در مقایسه با شبیه‌ موج تحرکی بودند. با مقایسه‌ی شاخص­های آماری مشاهده می­شود که شبیه­های لختی صفر و آب‌پویایی در این­جا نیز مانند مرحله‌ی پیشروی، مرحله‌ی پسروی را نسبت به شبیه‌ موج تحرکی بهتر شبیه سازی می­کنند.  

کلیدواژه‌ها

آبیاری جویچه ای؛ مرحله‌ی پیشروی؛ مرحله‌ی پسروی؛ تحلیل حساسیت؛ SIRMOD

عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation and Sensitivity Analysis of Various Models of SIRMOD Software in Furrow Irrigation Design

نویسندگان [English]

M. M¹؛ S. B²؛ R. L¹؛ M. B³

چکیده [English]

As furrow irrigation is practiced on a large percentage of farm fields in Iran, the design and operation of this system calls for improvement. As collecting the necessary data to predict of advance and recession curves in a furrow requires field accurate measurements. These operations are costly and time consuming and the use of approved models is advantageous. The main objective of this study was evaluating the hydrodynamic, zero inertia, and kinematic wave models prediction by field observation using the SIRMOD software. Sensitivity analysis for this software was performed by employing three input parameters: discharge, Manning's roughness coefficient and furrow slope. Field experiment performed at the Research Farm of Faculty of Water Sciences Engineering, the Shahid Chamran University of Ahvaz. Data were collected from three furrows, 60, 80 and 90 meters long, with three replications and three discharges of 1.0, 1.25 and 1.5 liters.sec^-1. Four indices: 45 degree line (a), model average prediction error (E_r), regression coefficient (R²) and average relative error of model (E_a) were used to evaluate the model’s predictions. The results of sensitivity analysis indicated that the SIRMOD software was sensitive to variations of input parameters. The predicted values of advance phase for all models were more than the observed values, but, generally, the amounts of (a) and R² indicated that the hydrodynamic and zero inertia models had better performance in prediction of advance phase compared with the kinematic wave model. Moreover, the hydrodynamic and zero inertia models, as in the advance phase, predicted the regression phase better compared with the kinematic wave model.

کلیدواژه‌ها [English]

furrow irrigation, advance phase, recession phase, Sensitivity analysis, SIRMOD

مراجع

4. Abbasi, F., M. Mahmodian Shooshtari, and
J. Feyen. 2003. Evaluation of various
surface irrigation numerical simulation
models. J Irrig. Drain. Eng. ASCE.
129:208–213.
5. Bassett, D. L. 1972. A mathematical model
of water advance in border irrigation.
Trans ASCE. 15: 992-995.
6. Bautista, E., and W.W. Wallender. 1992.
Hydrodynamic furrow irrigation model
with specified steps. J. Irrig. Drain. Eng.
ASCE. 118: 450-465.
7. Elliott, R.L., W.R. Walker, and G.V.
Skogerboe. 1982. Zero inertia modeling
of furrow irrigation advance. J. Irrig.
Drain. Eng. ASCE. 108: 179-195.
8. Esfandiari, M. 1997. Evaluation of Furrow
irrigation models for southeast Australia.
Ph.D. thesis, University of Western
Sydney, Richmond, Australia, 359p.
(Unpublished).
9. Key, M. 1990. Recent developments for
improving water management in surface
irrigation and overhead irrigation. Agri.
Water Manage. 17: 7-23.
10. Kincaid, D.C. 1970. Hydrodynamic of
border irrigation. PhD Dissertation,
Department of Agricultural Engineering,
Colorado State Univ., Fort Collins,
Colorado.
11. Kruger, W.E, and D.L. Bassett. 1965.
Unsteady flow of water over a porous
bed constant infiltration. Trans. ASCE. 8:
60-61.
12. Maheshwari, B.L., T.A. McMahon, and
A.K. Turner. 1990. Sensitivity analysis
of the parameters of border irrigation
models. Agri. Water Manage. 18: 227-
287.
13. McCuen, R.H. 1973. The role of
sensitivity analysis in hydrologic
modeling. J. Hydrol. 18:37-53.
14. Merriam, J.L. 1977. Efficient Irrigation.
California Polytechnic and State Univ.,
San Luis Obispo, Calif.
15. Reyej, M.W., and W.W.
Wallender. 1985. Furrow irrigation
simulation time reduction. J. Irrig. Drain.
Eng. 11: 134-146.
16. S
chwankl, L.J., and W.W. Wallender.
1988. Zero inertia furrow modeling with
variable infiltration and hydraulic
characteristics. Trans. Am. Soci. of Agri.
Eng. 31:1470-1475.
17. Shayya, W.H., V.F. Barlts, and L.J.
Segerlind. 1993. Kinematic-wave furrow
irrigation analysis: a finite element
approach. Trans. ASCE. 36:1733-1742.
18. Strelkoff, T. 1972. Prediction of
increases in surface-irrigation
efficiencies. Proc. Nati. Water Resour
Meeting, ASCE, New York.
19. Strelkoff, T. 1994. SRFR, A model of
surface irrigation .U.S. Water Conserv.
Lab. Phoenix, AZ.
20. Walker, W.R., and F. Gichuki. 1985.
Documentation of surface irrigation
models. Report Utah State Univ., Logan,
Utah, USA.
21. Walker, W.R, and A.S. Humpherys.
1983. Kinematic-wave furrow irrigation
model. J. Irrig. Drain. Eng. ASCE. 109
:
377
-392
.
22
. Walker, W.R., 1989. SIRMOD, A model
of surface irrigation. Utah State Univ.,
Logan, Utah, USA.