بخشی از مقاله
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست ***
بررسی روشهای تجربی تعیین تبخیر تعرق گیاه مرجع و مقایسه آنها با روش استاندارد (FPM) در اقلیم خشک و نیمه خشک نیشابور و اقلیم گرم و مرطوب بندرعباس
چکیده
باتوجه به ضرورت برآورد تبخیرتعرق گیاه مرجع در مدیریت منابع آب ،برنامه ریزی آبیاری و ارزیابی اثرات تغییر کاربری اراضی بر روی بازده وتامین نیاز ابی گیاهان،تعیین دقیق تبخیرتعرق گیاه مرجع بسیار مهم و حیاتی است.در تنوع اقلیمی ایران سنجش حساسیت مدل های رایج تخمین تبخیر -تعرق قبل از انتخاب و معرفی مناسب ترین مدل امری ضروری است.در این پروژه حساسیت مدل های مختلف به متغیر های مختلف هواشناسی در شرایط اقلیمی گرم و نیمه خشک نیشابور و اقلیم گرم و مرطوب بندر عباس با استفاده از آمار 31ساله هواشناسی (53-84) بررسی شد. با توجه به مشکلات متعددی که در بکارگیری لایسیمتر ها وجود دارد و عدم وجود ایستگاههای سینوپتیک در اغلب مناطق، استفاده از مدل هایی که بتوانند تبخیر-تعرق را با دقت مطلوبی براورد نمایند، امری ضروری به نظر می رسد(انصاری ، .(1390 در این تحقیق 6مدل تبخیر-تعرق گیاه مرجع: بلانی کریدل، تورک، جنسن هیز، ترنت وایت، هارگریوز سامانی، و فائو پنمن مانتیث56 برای تخمین تبخیرتعرق مرجع روزانه چمن مورد ارزیابی قرار گرفت.با توجه به مطالعات صورت گرفتهو مقایسه ضریب تبیین و ضریب RMSE بر روی مدل های ارائه شده مدل هارگریوز سامانی برای اقلیم خشک و نیمه خشک و مدل جنسن هیز برای اقلیم گرم و مرطوب در مقایسه با سایر مدل ها مقدار تبخیر تعرق را با دقت بهتری از مدل فائو پنمن مانتیث 56 برآورد می نماید.نتایج به دست آمده در مدل هارگریوز سامانی برای ضریب تبیین 0,99 و RMSE آن 0,94و در مدل جنسن هیز برای ضریب تبیین 0,980 و ضریب RMSE آن 1,643119 میباشد.مدل های ترنت وایت و هارگیوز سامانی به ترتیب دراقلیم های خشک و نیمه خشک و گرم و مرطوب در رتبه بعدی قرار گرفته اند.
واژه های کلیدی: بندر عباس،تبخیر تعرق،ترنت وایت،جنسن هیز، فائوپنمن مانتیث، نیشابور
مقدمه
ایران سرزمینی خشک با ریزش های جوی بسیار کم است، به گونه ای که بارش سالانه آن کمتر از یک سوم بارش میانگین دنیاست. یکی از راه های مهم سازگاری با خشکی در ایران به ویژه در بخش کشاورزی، استفاده بهینه و پایدار از منابع آب است (شکور و همکاران، .( 99:2010 بنابراین، همواره تلاش بر این است که تا حد امکان از ریزش های جوی، جریان های سطحی و منابع آب زیر زمینی به روش مطلوب استفاده شود. این کار بدون شناخت دقیق نیاز های آبی در بخش کشاورزی عملی نخواهد بود.
فرآیند تبدیل آب به بخار را تبخیر گویند. این عمل همراه با انتقال انرژی است، بطوریکه مولکول های آب با اخذ 600 کالری گرما، حالت فرار از سطح آب را پیدا کرده و در نتیجه در هوا منتشر می شوند. این فرایند به عوامل و شرایط مختلفی از جمله تابش خورشید (از نظر شدت و مدت)، خشکی هوا، درجه حرارت، سرعت باد و میزان رطوبت مطلق هوا نیاز دارد.(شمسی پور، (1379تفکیک مقدار تبخیر تعرق سطوح خاک و گیاه از یکدیگر بسیار مشکل است و به همین جهت مقدار تبخیر از سطوح خاک و تعرق از شاخ و برگ گیاه را تبخیر تعرق می نامند که در صورت توام محاسبه و مورد مطالعه قرار می گیرند.
جهت بر آورد میزان آب قابل بهره برداری از یک حوزه و همچنین میزان آب لازم در آبیاری اراضی کشاورزی مجموع دو مقدار تبخیر و تعرق در نظر گرفته می شود(مهدوی ،.(1374
اهمیت تبخیر تعرق از آنجا مشخص می شود که بدانیم در سطح دنیا % 57 آبی که بر روی خشکی ها می ریزد، مستقیما به صورت تبخیر تعرق از دسترس خارج می شود.تبخیر تعرق بر دو گونه است:
الف) تبخیر تعرق پتانسیل (بالقوه مرجع) که تعاریف مختلفی از آن شده که یکی از آن ها عبارتست از: شدت تبخیر تعرق از یک سطح پوشیده از چمن یکنواخت با ارتفاع 8-15 سانتی متر که رشد فعال داشته و زمین را به طور کامل می پوشاند و کمبود آب ندارد.
ب) تبخیر تعرق واقعی که عبارتست از شدت تبخیر تعرق از هر نوع سطح مزروعی و در یک زمان مشخص (ایستوا و همکاران، 239:2005؛ میکا و همکاران، .(224:2005
فرایند تبخیرتعرق یکی از مولفه های اصلی چرخه هیدرولوژی است که نقش حیاتی در مطالعات کشاورزی و هواشناسی از جمله طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی، طراحی مخازن و برنامه نویسی آبیاری دارد. تخمین بیش از حد آب مورد نیاز گیاه ضمن هدر دادن آب آبیاری باعث ماندابی شدن اراضی،شستشوی مواد غذایی خاک و آلوده نمودن منابع آب زیرزمینی می شود.از سوی دیگر،تخمین کمتر نیز باعث اعمال تنش رطوبتی به گیاه شده و در نتیجه،کاهش محصول را به دنبال خواهد داشت.بنابراین تعیین نسبتا دقیق نیاز ابی گیاهان قدم اساسی در پروژه های آبیاری و زهکشی به شمار می رود و لازمه آن محاسبه تبخیر تعرق گیاه مرجع برای منطقه طرح می باشد.اما تعداد پارامتر های مورد نیاز در محاسبه تبخیر تعرق از یک سو و عدم اندازه گیری برخی از پارامتر ها از سوی دیگر تخمین درست آن را در برخی از مناطق با مشکل مواجه کرده است( انصاری .(1389 با توجه به اینکه تبخیر تعرق یک پدیده غیر خطی و پیچیده است، تهیه یک مدل ریاضی برای آن یا در نظر گرفتن تمام فاکتورهای اقلیمی موثر در آن کاری دشوار و در صورت امکان نیز بدلیل وجود عدم قطعیت در پارامترهای موثر در آن با خطاهای قابل توجهی روبروست، همچنین اکثر این مدل ها نیاز به اطلاعات ورودی زیادی دارد که اندازه گیری آن ها مشکل، وقت گیر و هزینه بر است. از این گذشته هر مدل ریاضی برای یک اقلیم خاص تهیه شده و برای آن اقلیم معتبر است( شایان نژاد، .(1385
برای تعیین تبخیرتعرق می بایست ابتدا پارامتر های مورد نیاز مدل های تبخیرتعرق اندازه گیری و یا تخمین زده شود. یکی از پارامتر های مهم در تعیین میزان تبخیر-تعرق انرژی خورشیدی است. تابش خورشیدی یکی از متغیر های هواشناسی است که بر فرایند تبخیرتعرق بسیار تاثیر گذار است. ولی با این حال امکان اندازه گیری این پارامتر در بسیاری از ایستگاه های هواشناسی امکان پذیر نیست واین شرایط باعث محدودیت استفاده از برخی معادلات تجربی می شود. انتخاب روش مناسب تخمین تبخیرتعرق در هر منطقه به عواملی مانند شرایط اقلیمی،امکان دسترسی به داده های مورد نیاز وابسته می باشد.لذا در هر منطقه با توجه به اقلیم آن،پارامتر های در دسترس،وکیفیت متغیر ها باید اقدام به انتخاب مدل مناسبنمود.
مواد و روش ها
منطقه مورد مطالعه
داده هایی که در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته است از داده های ثبت شده ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک نیشابور با عرض جغرافیایی 36,6 درجه شمالی و طول جغرافیایی 58,48 درجه شرقی و1312 متر ارتفاع از سطح دریا و شهرستان بندر عباس با عرض جغرافیایی 27,13 درجه شمالی و طول جغرافیایی 56,22 درجه شرقی و10 متر ارتفاع از سطح دریا در سایت هواشناسی استخراج شده است. داده های هواشناسی مورد استفاده در این مطالعه عبارتند از:
حداکثر دمای روزانه، حداقل دمای روزانه، تابش، سرعت باد، فشار بخار اشباع، مینیمم رطوبت نسبی روزانه.
مدل های مورد استفاده
در این پروژه جمعا 6 مدل برای تخمین تبخیر تعرق گیاه مرجع مورد استفاده قرار گرفت. هر کدام از این روشها باتوجه به داده های مربوطه و برگرفته از سایت هوا شناسی برآورد شدند که در ذیل به انها اشاره گردیده است.
-1مدل بلانی کریدل:
بلانی و کریدل دو دانشمند آمریکایی ،در سال 1950 رابطه ای جهت براورد تبخیر تعرق محصولات در امریکا ارائه دادند. پس از چندی توسط (FAO) مورد ارزیابی قرار گرفت ونسبت به بعضی پارامتر ها اصلاح گردید. بطور کلی این روش بر اساس بیلان حرارتی پایه گذاری شده است.
-2مدل ترنت وایت:
در این روش ابتدا نمایه حرارتی برای هر یک از ماه ها محاسبه شده سپس با جمع این نمایه ها ، نمایه ی حرارتی سالانه را
بدست می اوریم.
-2 مدل تورک:
در این روش مقادیر ثابتی بکار رفته است که در جدول قید گردیده است.
-4 مدل جنسن-هیز:
این روش اولین بار در سال 1963 منتشر گردید اما پس از چندی این روش نیز مورد بازبینی قرار گرفت واصلاح شد
.(مهدوی،1374 (
-5 مدل هارگریوز سامانی:
دراین روش نیز از معادله ی مشابه با روش جنسن-هیز استفاده میشودکه به صورت زیر است.(علیزاده ،(1378 در این روش میتوان مقدار ثابت 0,0023 را بجای 0,0162KT قرار داد.
