بخشی از مقاله
چکیده
یکی از کاربردی ترین مسائل در مبحث آبیاری سطحی فرآیند نفوذ میباشد و هر خاکی دارای ظرفیت نفوذ مشخصی است. بنابراین اندازهگیری نفوذ آب به خاک اهمیت بهسزایی در آبیاری و زهکشی دارد ولی متاسفانه از مشکلترین پارامترهای قابل اندازه گیری دقیق در مزرعه میباشد. در این تحقیق میزان نفوذ عمودی آب به خاک از روش آزمایش صحرایی دبلرینگ جهت محاسبه ضرایب سه مدل نفوذ کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوئیس، سازمان حفاظت خاک آمریکا - SCS - با نوشتن سه سری داده صحرائی مورد ارزیابی قرار گرفت و سپس بهترین معادله با کمترین متوسط درصد خطای نسبی برای این اراضی مورد ارزیابی و مقایسه واقع شد خصوصیات فیزیکی خاک - از قبیل بافت-رطوبت - و پارامترهای مورد نیاز نفوذپذیری - از قبیل زمان-نفوذ تجمعی، سرعت نفوذ و ... - برآورد و با مقادیر اندازه گیری شده مورد مقایسه قرار گرفتند. بررسی نفوذ در اراضی دانشگاه لرستان دانشکده کشاورزی با بافت لوم-رسی که در سه تکرار انجام گرفت، نشان داد که با سرعت نفوذ نهایی 0/3 cm/min، مدل کوستیاکوف-لوئیز با متوسط درصد خطای نسبی 4/8 مناسبترین مدل برای برآورد نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ در کلیه شرایط میباشد و از کارایی بیشتری نسبت به سایر معادلههای نفوذ در منطقه مورد مطالعه برخوردار بود.
مقدمه
روش آبیاری سطحی یکی از قدیمیترین روشهای آبیاری است که به علت کم بودن هزینه اولیه آن تا به حال تحقیقات زیادی برای افزایش راندمان آن انجام گرفته است. به منظور ارزیابی، طراحی و شبیه سازی یک سیستم آبیاری سطحی در وحله اول نیاز به تعیین معادله نفوذ می باشد. هر چه این معادله دقیق تر ارزیابی گردد، بهتر می توان سیستم آبیاری مورد نظر را ارزیابی، طراحی و یا شبیه سازی نمود 11 - و. - 6 برای استفاده بهینه از آب و افزایش راندمان آبیاری لازم است که پارامترهای معادله نفوذ با دقت خوبی تخمین زده شوند .
در صورتیکه پارامترهای معادله نفوذ با دقت مناسب و نزدیک به شرایط مزرعه ای تعیین نگردند ممکن است آبیاری بیرویه و در نتیجه فرونشت عمقی و رواناب انتهایی صورت پذیرد و یا آبیاری، کمتر از مقدار مورد نیاز انجام گیرد که در هر دو صورت، راندمان آبیاری کم خواهد بود 10 - و. - 6 یکی از کاربردیترین مسائل در مبحث آبیاریسطحی فرآیند نفوذ میباشد و هر خاکی دارای ظرفیت نفوذ مشخصی است، بنابراین اندازه گیری نفوذ آب به خاک اهمیت به سزایی در آبیاری و زهکشی دارد ولی متاسفانه از مشکلترین پارامترهای قابل اندازه گیری دقیق در مزرعه می باشد. - - 9 از نظر کشاورزی نفوذ مهمترین مشخصه فیزیکی خاک می باشد و وارد شدن آب از مرز بین آب و خاک به داخل خاک را نفوذ گویند.
مقدار آبی که در یک دوره زمانی مشخص در خاک نفوذ می کند نفوذ تجمعی و میانگین سرعت وارد شدن آب به داخل خاک را طی یک دوره زمانی، متوسط سرعت نفوذ و سرعت نفوذ آب به داخل خاک را در یک لحظه معین از زمان، سرعت نفوذ لحظه ای گویند .معادله های مختلفی برای تعیین چگونگی نفوذ آب به خاک وجود دارد که برخی از آنها بر مبنای خصوصیات فیزیکی خاک بنا شده اند و برخی دیگر معادله هایی هستند که بر ترسیم منحنی بین سرعت نفوذ و زمان، تحلیل شده اند و خصوصیات فیزیکی بخصوصی از خاک را در برنمی گیرند. با به کارگیری این معادله ها از اتلاف وقت و صرف مخارج زیاد که برای اندازه گیری نفوذ در مزرعه بخصوص در سطح وسیع لازم است، جلوگیری می شود. - - 5
شرح معادلات
. و = D ضرایب تجربی اند که به نوع خاک بستگی دارند و مفهوم فیزیکی ندارند. معادله کوستیاکوف برای دوره های زمانی کوتاه نتایج رضایت بخشی بدست می دهد. در واقع این معادله فقط تا زمانی صادق است که سرعت نفوذ آب در خاک معادل ضریب آبگذری اشباع خاک - هدایت هیدرولیکی - نشده و هنوز در مراحل ابتدایی نفوذ آب در خاک هستیم. - 2 معادله کوستیاکوف-لوئیز - تجربی - تفاوت این معادله با معادله کاستیاکوف در اضافه شدن مقدار به معادله ساده کاستیاکوف است که در آن ضریب را نفوذ پایه گویند. کارایی این معادله نسبت به معادله ساده کوستیاکوف بهتر می باشد.
a وb و = c ضرایب تجربی اند به طوری که مشاهده می شود این معادله تقریبا مشابه به معادله کوستیاکوف می باشد با این تفاوت که عدد ثابت C که مقدار آن 0/6985 است به آن اضافه شده است. در این معادله i و t به ترتیب نفوذ تجمعی و زمان می باشند که i بر حسب سانتی متر توصیف می شود. ضرایب a و b مربوط به نوع خاک می باشند. کلمنس - 6 - با هدف انتخاب و توصیه معادله های نفوذ مناسب جهت کاربرد در آبیاری هشت معادله نفوذ پایه ای ،فیزیکی و تجربی را مورد مطالعه و بررسی قرار داد و نتیجه گرفت که معادله های تجربی بهتر از معادله های دیگر در داده های مزرعه ای برازش می شوند و از این میان معادله های تجربی معادله های کوستیاکف اصلاح شده و کوستیاکف انشعابی برای استفاده در آبیاری سطحی توصیه کرد .تاد بوتن و والندر - - 6 برای بررسی تغییرات نفوذ در مزرعه ، از معادله های نفوذ کوستیاکف ، کوستیاکف اصلاح شده ، کوستیاکف با ذخیره سطحی و فیلیپ تعدیل شده استفاده کردند و نتایج نامبردگان نشان داد که معادله فیلیپ تعدیل شده با داده های آزمایش نفوذ دو ساعته بهتر از معادله های دیگر برازش می شود .
ماهشواری و مک ماهان - 7 - با انجام آزمایشهایی در پنج منطقه در جنوب شرقی استرالیا معادله های نفوذ کوستیاکف ، کوستیاکف اصلاح شده ، فیلیپ هورتون ، کولیس -جورج و سازمان حفاظت خاک - scs - را ارزیابی کردند æ برای این مناطق معادله های کوستیاکف اصلاح شده و هورتون را مناسب دانستند. سرالهیرو - 8 - در خاکهای مدیترانه ای سه معادله نفوذ کوستیاکف ، کوستیاکف اصلاح شده و فیلیپ را مورد ارزیابی قرار داد æ معادله کوستیاکف را با خطای متوسط 6/5 درصد مناسب ترین معادله و روش دو نقطه ای را برای بدست آوردن ضرایب معادله های نفوذ در آبیاری جویچه ای مناسب دانست .جلینی - 9 - در منطقه تبریز پنج معادله نفوذ کوستیاکف ، کوستیاکف اصلاح شده ، فیلیپ ، هورتون و سازمان حفاظت خاک - SCS - را مورد مطالعه قرار داد و نتیجه گرفت که معادله نفوذ کوستیاکف مناسب ترین معادله برای براورد میزان نفوذ تجمعی می باشد .
یکی از کاملترین مقالات ارایه شده از نفوذ سنج های استوانه ای برای اندازه گیری نفوذ ، توسط هیس و همکاران - 1956 - ارایه شده است .تعدادی از محققین مانند کلمنس - 17 - ، استرلکف و سوز - 1984 - ، واکر ویلاردسون - 1983 - و باتیستا و لاند - 1993 - معادلات تجربی را برای طراحی و ارزیابی آبیاری سطحی پیشنهاد کردند. رحیمی و همکاران - 3 - در 13 نقطه از یک منطقه 8 هکتاری نشان دادند که با طولانی شدن مدت زمان آزمایش و تغییر ضرایب مدلها و زمانهای مختلف ، استفاده از ضرایب مدل کوستیاکف که بر مبنای داده های تجربی در کوتاه مدت بدست آمدند ، برای برآورد نفوذ تجمعی در طولانی مدت همراه با خطای قابل ملاحظه ای خواهد بود .در نتیجه در طولانی مدت - بیشتر از 300 دقیقه - مدلهای SCS و کوستیاکف اصلاح شده مناسب تر تشخیص داده شد .مدلهای کوستیاکف اصلاح شده و فیلیپ در دقایق 15 تا 150 پیش بینی مناسبی برای مقدار نفوذ ارایه می کنند ولی در زمانهای اولیه مقادیر را کمتر و از دقیقه 150 به بعد مقدار نفوذ را بیشتر از مقدار واقعی نشان می دهند .هاور کمپ و همکاران - 1988 - نشان دادند که ضرایب مدلها نسبت به مدت آزمایش تغییر می کند. - 3 - رضایی پور و سپاسخواه در تعیین
