مقاله تعیین فرمول مناسب برآورد ETo با استفاده از نرم افزار REF - ET در خرم آباد

بخشی از مقاله

.1 چکیده

تبخیر- تعرق یکی از اجزاي اصلی چرخه هیدرولوژي است که نقش قابل توجهی در مدیریت منابع آب دارا می باشد. لذا به منظور تعیین بهترین فرمول جهت پیش بینی تبخیر- تعرق گیاه مرجع، آزمایشی طی سال زراعی 1391-92 در مزرعه ي آزمایشی دانشکده کشاورزي- دانشگاه لرستان واقع در خرم آباد انجام شد. در این آزمایش با استفاده از 4 میکرو لایسیمتر زهکش دار تبخیر- تعرق گیاه مرجع تعیین شد، همچنین با اخذ پارامتر هاي هواشناسی از ایستگاه هواشناسی واقع در فرودگاه خرم آباد و نرم افزار REF-ET مقادیر تبخیر- تعرق مرجع با 8 روش محاسبه شد. در نهایت مقادیر به دست آمده از لایسیمتر و نرم افزار، با استفاده از پارامترهاي آماري مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بررسی نشان داد روش پنمن مانتیث سازمان عمران آمریکا - ASCE - با RMSE، RE و d به ترتیب برابر با 0/82، 0/13 و 0/92 مقدار ETO را با دقت بیشتري برآورد می نماید.

.2 مقدمه و هدف

لازمه ي تعیین نیاز آبی گیاهان، محاسبه تبخیر و تعرق1 پتانسیل سطوح گیاهی مرجع - ETO - براي منطقه طرح می باشد .[4] تبخیر و تعرق یکی از اجزاي اصلی چرخه هیدرولوژي است و تعیین مقدار صحیح آن براي انجام مطالعات توازن هیدرولوژیکی آب، طراحی و مدیریت سیستم هاي آبیاري، شبیه سازي میزان محصول و طراحی و مدیریت منابع آب از اهمیت زیادي برخوردار است .[7] تاکنون بیش از 50 روش تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع - ETO - در قالب روش هاي ترکیبی، آئرودینامیک و تجربی ارائه شده است .[15] این نکته حائز اهمیت است که روش هاي تخمین تبخیر و تعرق تحت شرایط اقلیمی می باشند و هرکدام از این روش ها براي اقلیم بخصوصی مناسب می باشند .[21] لایسیمتر1 تنها روش مستقیم برآورد تبخیر و تعرق است،

هرچند هزینه سنگین نصب و نگهداري، استفاده از آن را مشکل ساخته است، لیکن به هر حال معتبرترین روش در واسنجی مدل هاي تبخیر و تعرق است [15] و می توان براي یافتن مناسب ترین فرمول تبخیر و تعرق براي هر منطقه نتایج حاصل از فرمول ها را با داده هاي لایسیمتري مقایسه کرد .[8] ازطرفی رشد کامپیوتر از دهه 1960 سبب ایجاد مدل هاي کامپیوتري به منظور سرعت، سهولت و دقت در تعیین تبخیر و تعرق بوده است. کراپ وات2 از جمله نرم افزارهایی است که با استفاده از داده هاي هواشناسی تبخیر و تعرق را بر مبناي روش پنمن- مانتیث اصلاح شده محاسبه می نماید .[6] نرم افزارهایی به این سبک کاربران را محدود به استفاده از یک روش می سازد .

[10] هس [17] دو نرم افزار 3 AWSET3 و DAILYET ایجاد نمود که تبخیر و تعرق را بصورت روزانه از طریق اطلاعات هواشناسی به روش ترکیبی پنمن مانتیث و صور مختلف معادله پنمن برآورد می نمایند. در تحقیقی دیگر هس [16] اقدام به ارائه نرم افزار 4IWR جهت تعیین نیاز آبی گیاهان اصلی مانند سیب زمینی نمود که مشابه با تلاش هاي قبلی بر اساس روش پنمن مانتیث است. در سال 2004 دانشگاه لون بلژیک نرم افزار BODGET,ver 6 را براساس معادله بیلان جرمی آب و نمک در حجم مشخصی از خاك پیشنهاد داد. نرم افزار هاي فوق خاص ایستگاه هاي تحقیقاتی مجهز به دستگاه هاي ثبت اتوماتیک هستند.

آلن [9] و سایر محققان ضمن توجه به قابلیت ها و محدودیت هاي نرم افزارهاي پیشین با ارائه نرم افزار REF-ET توانستند محدودیت هایی نظیر تعداد روش هاي محاسباتی و قابلت بکارگیري در ایستگاه هاي غیر تحقیقاتی را مرتفع سازند. در این برنامه از 17 روش محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع استفاده شده است. روش هاي لحاظ شده در نرم افزار شامل 10 روش ترکیبی بر پایه ي پنمن، 3 روش ترکیبی تشعشعی- دمایی، 2 روش دمایی، یک روش تشعشعی و روش تشتک هستند. به نظر می رسد REF-ET یکی از کاملترین برنامه هاي محاسباتی تبخیر و تعرق می باشد که به منظور آسان سازي مقایسه بین روش هاي مختلف و همچنین توانایی مقایسه آنها با داده هاي لایسیمتر ارائه شده است. با توجه به اهمیت تعیین تبخیر و تعرق گیاه مرجع براي محاسبه نیاز آبی گیاهان و نیز با توجه به اینکه براي تعیین فرمول مناسب برآورد ETO به روش مستقیم در منطقه مورد بررسی کوششی صورت نگرفته است، این پژوهش به منظور اندازه گیري تبخیر و تعرق گیاه مرجع به روش مستقیم با استفاده از لایسیمتر و به روش غیر مستقیم با استفاده از نرم افزار REF-ET، مقایسه این دو روش و معرفی مناسب ترین فرمول تبخیر و تعرق در منطقه خرم آباد انجام شد.

.3 تئوري و پیشینه تحقیق

براي تعیین فرمول مناسب جهت برآورد ET مطالعات زیادي در نقاط مختلف دنیا صورت گرفته است که از آن جمله می توان به این تحقیقات اشاره کرد: زارع ابیانه و همکاران [1] با استفاده از نرم افزار REF-ET مقدار تبخیر و تعرق را براي 15 روش به دست آورده و به بررسی همخوانی آنها با داده هاي 6 ساله لایسیمتري ایستگاه کهریزك ارومیه پرداختند. همچنین ناصري و موسوي حسب [5] نیاز آبی روزانه نیشکر را با استفاده از تعداد ده لایسیمتر زهکش دار موجود در مزارع کشت و صنعت امیر کبیر خوزستان اندازه گیري کرند. نتایج هر دو تحقیق نشان داد مدل بلانی کریدل FAO-24 بهترین فرمول براي مناطق مورد مطالعه است.

سلامی و همکاران [2] در تحقیقی 14 روش برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل ایستگاه سینوپتیک شیراز را به کمک نرم افزار REF-ET محاسبه کردند. نتایج نشان داد که در ایستگاه شیراز مناسب ترین روش ها در مقایسه با فائو- پنمن- مانتیث به ترتیب ASCE پنمن مانتیث، پنمن کیمبرلی 1996 و پنمن کیمبرلی 1972 می باشند. جنسن و همکاران [20] به ارزیابی 20 روش مختلف برآورد تبخیر و تعرق با داده هاي لایسیمتري براي 11 ایستگاه هواشناسی در شرایط اقلیمی متفاوت پرداختند و به این نتیجه رسیدند که روش پنمن- مانتیث بهترین روش براي تمامی شرایط اقلیمی بوده است. ایرماك و همکاران [18]آیت،ن فیسو و همکاران [19]، دهقانی سانیج و همکاران [13] و لوپز یورا و همکاران [22] نشان دادند که ETO محاسبه شده با استفاده از روش پنمن- مانتیث در اقلیم هاي مختلف به مقادیر مشاهده شده لایسیمتر نزدیکتر می باشد. ایرماك و همکاران [18] در مطالعه اي روش جنسن هیز و هارگریوز را براي اقلیم هاي خشک و نیمه خشک پیشنهاد کردند. همچنین می توان به تحقیقات ویلالوبوس و همکاران [26] که به تخمین تبخیر- تعرق در مناطق نیمه خشک پرداختند و کوبانر [12] که با استفاده از روش هاي فازي، تبخیر و تعرق را تخمین زد اشاره کرد.

.4 مواد وروش ها

این تحقیق در مزرعه آزمایشی دانشکده کشاورزي، دانشگاه لرستان واقع در خرم آباد 12 - کیلومتري خرم آباد- اهواز - به مختصات 33 درجه و 28 دقیقه عرض شمالی و 48 درجه و 21 دقیقه طول شرقی با ارتفاع 1148 متر از سطح دریا انجام شد. جهت بدست آوردن تبخیر و تعرق مرجع چمن از 4 دستگاه میکرو لایسیمتر زهکش دار به شکل استوانه و از جنس پلی اتیلن ضخیم با ارتفاعی در حدود 80 سانتی متر و قطر 48 سانتی متر استفاده شد. قبل از کاشت براي تعیین خصوصیات فیزیکی خاك نمونه برداري تا عمق 65 سانتی متري انجام شد. بافت خاك محل لوم سیلتی بوده و متوسط ظرفیت رطوبتی زراعی خاك 26/66 درصد وزنی، نقطه پژمردگی 19/24 درصد وزنی و جرم مخصوص ظاهري آن 1/289 گرم بر سانتیمتر مکعب بود. بذر چمن از نوع رقم بارنبورینگ اسپرت هلندي، در 26 اسفند در سال زراعی 1391-92 با کود حیوانی مخلوط و در سطح 4 دستگاه میکرو لایسیمتر مشابه پاشیده شد.

اولین آب در هنگام کاشت بذر چمن به میکرو لایسیمتر ها داده شد و آبیاري هاي بعدي زمانی اعمال می شد که رطوبت خاك داخل میکرو لایسیمترها در حد رطوبت سهل الوصول باشد. براي اندازه گیري رطوبت خاك از دستگاه 1IDRG استفاده گردید و قرائت دستگاه قبل از آبیاري انجام می گرفت. زه آب خروجی نیز قبل از هر آبیاري توسط ظروفی که در محل خروجی لوله زهکش نصب شده بود اندازه گیري و حجم آن با استفاده از استوانه مدرج تعیین گردید. براي هریک از میکرو لایسمترها میزان تبخیر و تعرق چمن بین هر دو نوبت آبیاري متوالی در طول فصل زراعی با استفاده از رابطه بیلان آب در خاك - معادله - 1 محاسبه شد.