فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 1 حركت آب در سطح و زير سطح خاك در جويچهاي يك در ميان و مقايسه آن با معمولي 5 4 3 2 حامد ابراهيميان * 9 عبدالمجيد لياقت مسعود پارسينژاد فريبرز عباسي و مريم نوابيان تاريخ دريافت: 12/2/22 تاريخ پذيرش: 19/99/92 چكيده جويچهاي يك در ميان يك روش مديريتي است كه با هدف افزايش كارآيي مصررف آ بعنروان ززينره مرديريتي برراي مقابله با مشكل كمآبي در اراضي كشاورزي به كار برده ميشود. هدف از اين تحقيق بررسي ويژزيهاي جريران آ در آبيراري جويچهاي يك در ميان به منظور شناخت بهتر اين روش و مقايسه آن با روش جويچهاي معمرويي مريباشرد. در اين راستا مطايعات مزرعهاي براي شناخت حركت آ در جويچهاي يرك در ميران بابرت و متغيرر و آبيراري جويچرهاي معمويي در سال 1831 در مزرعه تحقيقاتي پرديس كشاورزي و منابع طبيعي دانشگاه تهران انجام شد. مقايسهها براسرا سره نوبت انجام شد. نتايج نشان داد زمان پيشروي در سه روش تفاوت چنداني نداشت ويي زمان پسرروي در آبيراري جويچهاي يك در ميان كمتر از حايت معمويي بدست آمد. نفوذپذيري خاك در جويچههاي يك در ميان بيشتر از جويچرههراي معمويي بود كه منجر به تلفات كمتر روانا در جويچههاي يك در ميان شد. راندمان كاربرد در سه نوبت براي رژيمهاي معمويي يك در ميان بابت و يك در ميان متغير به ترتير در محردوده 88/8-56/2 53/3-71/3 و 6/7-77/ حاصرل شرد. نفوذپذيري خاك در جويچههاي يك در ميان به دييل نشت جانبي زيراد در آبيراريهراي بعردي تغييرر نكررد در حرايي كره در جويچههاي معمويي روند كاهشي نفوذ مشاهده زرديد. جويچهاي معمويي داراي رطوبرت خراك بيشرتري نسربت بره دو روش جويچهاي يك در ميان بود. مقدار رطوبت خاك در جويچهاي يك در ميان متغير كمي بيشتر از اين مقردار در جويچهاي يك در ميان بابت مشاهده شد. اين مطايعه نشان داد كه با تغيير ساده روش آبيراري جويچرهاي معمرويي هزينه اجراي و مصرف آ كاهش مييابد و عملكرد سيستم را ميتوان به ميزان قابل توجهي ارتقا بخشيد. واژههاي كليدي: جويچهاي يك در ميان راندمان رطوبت خاك رواناب نفوذپذيري. * 1. استاديار زروه مهندسي و آباداني دانشگاه تهران نويسنده مكاتبات و مسئول مقايه تلفن ebrahimian@ut.ac.ir112581372.2.8 استاد زروه مهندسي و آباداني دانشگاه تهران دانشيار زروه مهندسي و آباداني دانشگاه تهران 4. عضو هيأت علمي موسسه تحقيقات فني و مهندسي كشاورزي 5. استاديار زروه مهندسي آ دانشگاه زيالن
2 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 مقدمه در حال حاضر رشد سريع جمعيت و نياز به توييد بيشتر محصوالت كشاورزي باعث شده است كه مشكل كمبود آ بيشتر احسا زردد. بنابراين براي افزايش توييدات كشاورزي راهي جز افزايش كارايي مصرف آ نيست. از جمله راههاي افزايش راندمان يا كارآيي مصرف آ ميتوان به كاشت زياهان مقاوم به خشكي اعمال كم استفاده از سيستمهاي تحت فشار ارزيابي و ارتقاء سيستمهاي سطحي سنتي و روشها و مديريتهاي نوين در سطحي اشاره نمود. يكي از روشهاي نوين سطحي روش جويچهاي يك در ميان است كه جزو روشهاي بهزراعي محسو ميشود و ميتواند مصرف آ را كاهش دهد. در اين روش برخالف روش جويچهاي معمويي كه تمام جويچهها در آن ميزردند جويچهها به صورت يك در ميان ميشوند. روش جويچهاي يك در ميان در حقيقت يك روش كم است كه در آن زياهان زراعي عمدتا به مقدار كمتر از مقدار الزم شده و در نتيجه مقدار محصول كاهش خواهد يافت. ويي ميتوان با افزايش راندمان مصرف آ اراضي بيشتري را به زير كشت برد. ازر مساحت اضافه شده و متعاقبا سود ناشي از آن باعث جبران كاهش محصول شود روش جويچهاي يك در ميان از نظر اقتصادي نيز توجيه پذير خواهد بود. اين روش به علت دارا بودن پتانسيل بيشتر نفوذ جانبي سب كاهش قابل مالحظه نفوذ عمقي ميزردد. دو نوع مديريت در روش جويچهاي يك در ميان وجود دارد: 1- در روش جويچهاي يك در ميان متغير جاي جويچههاي شده و نشده در هر عوض ميشوند و 2- در روش جويچهاي يك در ميان بابت موقعيت جويچههاي شده براي همه در طول فصل رشد بابت هستند )كنگ و همكاران 2 و اسلتني و همكاران 211(. استون و همكاران )1132( نشان دادند كه كاهش تبخير در جويچهاي يك در ميان به دييل كاهش مقدار سطح مرطو است. سپاسخواه و افشار چمنآباد )22( خصوصيات نفوذپذيري خاك در شرايط جويچهاي يك در ميان را براي مقادير مختلف دبي ورودي در مزرعه آزمايشي باجگاه دانشگاه شيراز تعيين كردند. نتايج نشان داد پارامترهاي معاديه نفوذ در جويچهاي يك در ميان بزرزتر از جويچهاي معمويي كنگ و همكاران است. ايف( )2 6 جويچهاي شامل جويچهاي معمويي 7 جويچهاي يك در ميان بابت در ميان سه سيستم )CFI( )FFI( و جويچهاي يك 3 متغير )AFI( را مورد مقايسه قرار دادند. هر سه روش براي سه عمق متفاوت 8 45 و 22/5 ميليمتر در هر زياه ذرت مورد ارزيابي قرار زرفتند. با كاهش مقدار آ مقدار محصول در تيمارهاي CFI و FFI به طور قابل توجهي كاهش پيدا كرده بود. در حاييكه در تيمار AFI كاهش عملكرد محصول چشمزير نبود. بكر و همكاران )1117( طي مطايعهاي نشان دادند كه روش جويچهاي يك در ميان براي خاكهاي رسي تركدار مناس نيست. زيرا زمان پيشروي در اين سيستم حدود دو برابر زمان پيشروي در جويچهاي معمويي بوده و مقدار نفوذ جانبي به مقدار زياد وجود دارد. بنابراين روش جويچهاي يك در ميان راندمان كاربرد آ براي اين نوع خاكها بهبود باعث نخواهد شد. در حاييكه عملكرد اين روش براي خاكهاي سبك و سنگين مناس بوده بطوريكه سب صرفهجويي آ به مقدار حدود 5 درصد شده است. هورست و همكاران )27( به منظور بهبود مصرف آ عملكرد جويچهاي معمويي و يك در ميان براي دو رژيم جريان پيوسته و موجي در مزارع پنبه در ازبكستان را مورد بررسي قرار دادند. بهترين عملكرد براي سيستم جويچهاي يك در ميان با موجي حاصل شده است. اين روش داراي بيشترين مقدار بهرهوري مصرف آ برابر /61 كيلوزرم بر متر مكع و نيز داراي باالترين راندمان كاربرد آ )35 است. كاهش مصرف آ ززارش شد. درصد( بوده در اين روش به ميزان 44 درصد مطايعه شينيدشتگل و همكاران )1833( بر روي اراضي نيشكر خوزستان نشان داد كه اعمال جويچهاي يك در ميان در مقايسه با جويچهاي معمويي سب افزايش كارآيي مصرف آ ميزردد. تيند و همكاران )21( نيز طي مطايعهاي در پنجا هندوستان نشان دادند كه جويچهاي يك در ميان موج شدن راندمان مصرف آ زياد در اراضي دو كشتي پنبه- زندم ميشود. اسلتني و همكاران )211( نيز به مقايسه جويچهاي يك در ميان با جويچهاي معمويي در تونس پرداختند و اظهار داشتند كه دو روش 6 Conventional Furrow Irrigation 7 Fixed Furrow Irrigation 8 Alternate Furrow Irrigation
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 8 جويچهاي يك در ميان سب افزايش كارآيي مصرف آ در مزارع سي زميني ميزردد. بكارزيري مديريت جويچهاي يك در ميان نسبت به روشهاي موجي كابلي و جويچهاي با رژيم كاهش جريان سادهتر ميباشد. از طرفي تاكنون براي سيستم جويچهاي يك در ميان ضوابط طراحي مشخصي ززارش نشده است. از اين رو اهميت انجام تحقيق بر روي سيستم جويچهاي يك در ميان به عنوان يك روش ساده و مناس براي اقليم خشك و نيمه خشك مانند ايران امري اجتنا ناپذير است. با توجه به اهميت كم براي حل بحران آ شناخت خصوصيات جريان آ به منظور طراحي بهينه )براي به حداقل رساندن تلفات آ ) در اين روش ضروري به نظر ميآيد. بنابراين هدف اين مقايه بررسي حركت آ در سطح و زير سطح خاك در دو روش جويچهاي يك در ميان )بابت و متغير( و مقايسه آن با جويچهاي معمويي است. مواد و روشها آزمايشهراي صرحرايي در مزرعره آموزشري و پژوهشري پرديس كشاورزي و منابع طبيعري دانشرگاه تهرران واقرع در كرج انجام شد. موقعيت جغرافيايي مزرعره آزمايشري شرامل طرول جغرافيرايي 5 درجره و 57 دقيقره شررقي و عررض جغرافيايي 85 درجه و 43 دقيقه شمايي با ارتفاع 1818 متر از سطح دريا است. كرج داراي آ و هواي مديترانهاي است. متوسط بارندزي ساالنه برابر 265 ميليمتر باالترين ميانگين دمراي ماهيانره در تيرر مراه )24/5 درجره سرانتيزرراد( و پايينتررين ميرانگين در دي مراه )1/2 درجره سرانتيزرراد( ميباشد. از نظر خاكشناسري اراضري منطقره در يرك واحرد فيزيوزرافي ناشي از رسوبات بادبزني رودخانه كرج قرار دارد. مشخصات فيزيكري و شريميايي خراك مزرعره در جردول 1 آورده شده است. در عمق پايينترر از 6 سرانتيمتري خراك يك اليه سنگريزه وجرود دارد. آ آبيراري از كانرال آبيراري كنار مزرعه كه از چاه مزرعه تغذيه ميزرديد تامين ميشرد. در آزمايشهاي صحرايي ايرن تحقيرق زيراه ذرت علوفرهاي )سينگل كررا 74( در تراري 2 خررداد 1831 كاشرت زرديد. در شكل 1 شمائي از طرح جويچهاي معمويي و آبيرراري جويچررهاي يررك در ميرران آورده شررده اسررت. جويچههاي جانبي )محافظ( به منظور ايجراد شررايط واقعري حركت آ در اطراف جويچه آزمايشي )در جويچهاي معمويي( و در يك طررف جويچرههراي خشرك )در آبيراري جويچهاي يك در ميان( در نظر زرفته شد. الزم به يرادآوري است كه در آبيراري جويچرهاي يرك در ميران متغيرر جراي جويچههاي تر و خشك بعد از هر تغيير مريكررد. در مجموع 14 جويچه در مزرعه ايجاد شد )4 جويچره اصرلي و 1 جويچه محافظ(. آ آبيراري از كانرال توسرط پمرب بره داخل مخزن آ تخليه ميشد. براي بابت نگه داشرتن دبري ورودي به جويچه يرك سررريز در مخرزن آ برراي ايجراد ارتفاع بابت آ تعبيره شرد. در شركل 2 شرمائي از سيسرتم برداشت آ از كانال و انتقال آ بره جويچرههرا در آبيراري جويچهاي يرك در ميران بابرت آورده شرده اسرت. سيسرتم آبرساني برراي سيسرتمهراي آبيراري جويچرهاي معمرويي و جويچهاي يك در ميان بابرت و متغيرر مشرابه اسرت. شي طويي و عرضي جويچهها بوسيله دوربين نقشهبررداري نيوو تعيين زرديد. طول و فاصله جويچهها بره ترتير برابرر 36/ و /75 مترر برود. مشخصرات هندسري و هيردروييكي جويچهها در جدول 2 آورده شده است. نياز آبري برر اسرا برنامره AGWAT )عليرزاده و همكراران 1831( محاسربه زرديد. زمان و دبي جريان بوسيله مردل SIRMOD )واكر 28( براسا كامل انتهاي جويچره )برا دور 7 روزه( بدست آمد. در مجموع 14 آبيراري در فصرل رشد )17 روز( انجام شد. در اين تحقيق سه در ابتردا ) چهارم( اواسط )آبيراري هشرتم( و انتهراي )آبيراري دوازدهم( فصل رشرد )بره ترتير در روزهراي 16 تيرر 13 مرداد و 3 شهريور( براي بررسي و مقايسه سه روش آبيراري يعني جويچهاي معمويي )CFI( يك در ميران بابرت )FFI( و يك در ميان متغير )AFI( انتخا شد )جردول 8(. مقدار تبخير و تعرق روزانه زياه ذرت در تاري هراي 16 تيرر 13 مرررداد و 3 شررهريور برره ترتيرر برابررر 6/6 4/3 و 5/2 ميليمتر در روز برآورد شد. منحنيهاي پيشرروي و پسرروي در ايستگاههاي با فاصله 1 متر اندازهزيري شد. دبي روانا و آ ورودي به جويچه با استفاده از فلوم WSC اندازهزيري شرد. در ايرن تحقيرق سرطح مقطرع جريران برا اسرتفاده از مقطعسنج پارامترهراي هيردروييكي و هندسري جويچره برا استفاده از نرمافزار SIRMOD نفوذپذيري نهرايي بره روش ورودي و خروجي و ضراي نفوذ معاديه كوستياكف- يروئيس )معاديه 1( به روش دو نقطهاي اييوت و واكر )1132( تعيين شدند )جدول 4(. z k ft )1(
4 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 كه در اين رابطه z و a )m 2 /min a ( k )بردون بعرد( و تجربي هستند. نفوذ تجمعي ( 2 τ )m زمان نفروذ )min( /min( )m 2 بابرتهراي f در ايرن مطايعره بره منظرور تعيرين توزيرع رطوبرت خراك نمونههاي خاك قبل و بعد از در هاي چهرارم و هشتم برداشت شد. اين نمونهها تا عمرق 6 سرانتيمتري از سرررطح خررراك )در سررره اليررره -2 2-4 و 4-6 سانتيمتر( در نقاط ابتدايي مياني و انتهرايي مزرعره در زيرر جويچه تر پشته و جويچه خشك در جويچهاي يرك در ميران و در زيرر جويچره و پشرته در آبيراري جويچرهاي معمويي براي اندازهزيري رطوبت وزني جمعآوري زرديد. جدول) 9 (: مشخصات فيزيكي و شيميايي خاك در مزرعه آزمايشي شوري عصاره اشباع )ds/m( اسيديته )ph( وزن مخصوص ظاهري ظرفيت زراعي )درصد وزني( رطوبت پژمردزي )درصد وزني( ماده آيي )%( )gr/cm 3 ( عمق بافت خاك )cm( 2/76 7/ 68 1/ 38 / 34 / 131 1/ 56 يوم رسي -2 2/2 7/ 71 1/ 13 / 31 / 177 1/ 438 يوم 2-4 1/13 7/ 71 / 63 / 66 / 15 1/ 431 يوم شني 4-6 شكل) 9 (: طرح جويچهاي معمولي و جويچهاي يك در ميان
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 5 شكل) 2 (: نحوه آبرساني از كانال و انتقال آب به جويچهها در جويچهاي يك در ميان ثابت جدول) 2 (: مشخصات هندسي و هيدروليكي جويچهها طول )متر( عرض پشته )متر( شي طويي )%( شي عرضي )%( 1 ρ 2 ρ 2 /7 / 2 / 11 / 18 / 75 36 / نوبت جدول) 3 (: مشخصات عمق خايص (mm) زمان قطع جريان (min) 24 86 8 دبي (l/s) /262 /833 /821 88/6 46/2 86/4 چهارم هشتم دوازدهم جدول) 4 (: ضرائب معادله نفوذ در سه روش در نوبتهاي مختلف f (m 2 /min) k (m 2 /min a ) نوبت روش a /33 / 85 / 174 جويچهاي معمويي /16 / 83 / 125 يك در ميان بابت /112 / 87 / 187 يك در ميان متغير /63 / 1 / 66 جويچهاي معمويي /182 / 61 / 187 يك در ميان بابت /14 / 78 / 14 يك در ميان متغير /6 / 66 / 14 جويچهاي معمويي /186 / 55 / 63 يك در ميان بابت /142 / 67 / 13 يك در ميان متغير چهارم هشتم دوازدهم
6 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 نتايج و بحث نتايج اين مطايعه در پنج بخش هيدروزراف جريران ورودي و خروجي مراحل پيشرروي و پسرروي نفوذپرذيري رطوبرت خاك و راندمان مقايسه و ارايه شده است. 9- هيدروگراف جريان ورودي و خروجي شكل 8 هدروزرافهاي جريان ورودي و خروجري را در سره آبيراري مرورد مقايسره برراي سره روش آبيراري جويچرهاي معمويي )CFI( يك در ميان بابرت )FFI( و يرك در ميران متغير )AFI( را نشران مريدهرد. مقردار روانرا در آبيراري جويچهاي معمويي بيشتر از جويچهاي يرك در ميران است. اختالف زيادي برين دو روش AFI و FFI در مقرادير روانررا مشرراهده نشررد. مقرردار كمتررر روانررا در روش جويچههاي يك در ميان نشان از باالتر بودن سهم نفروذ آ در خاك به دييل نشت جانبي زياد دارد. با زذشت زمران )از چهارم تا دوازدهم( اختالف بين روانا حاصله بين دو روش معمويي و يك در ميان بيشرتر مريشرود. ايرن پديده نشان ميدهد كه نفوذپرذيري خراك در روش آبيراري معمويي در ابر تداوم هرا كراهش يافتره اسرت. بيشرتر بودن تلفات روانا در سه روش در هشتم بره دييل زياد بودن دبي ورودي به جويچهها است. هشتم چهارم.3.25.2.15.1.5. 5 1 15 2 25 3.5.4.3.2.1. 1 2 3 4 دوازدهم.4.3.2 CFI FFI.1 AFI. 1 2 3 4 شكل) 3 (: هيدروگراف جريان ورودي و رواناب در سه روش در نوبتهاي مختلف 2- مراحل پيشروي و پسروي منحنيهاي پيشروي در سه روش آبيراري در شركل 4 آورده شده است. به طور كلي تفاوت چنداني بين سه روش وجود ندارد. زيرا در زمانهاي اوييه نفوذ آ به داخل خراك سرعت نفوذ به داخل خاك يكسان اسرت )بره علرت خشرك بودن جويچه( به همين دييل اختالف زمان پيشروي در سره روش وجود نداشرت. كنرگ و همكراران )2 ) هم عدم وجود تفاوت معنرادار برين زمران پيشرروي برين دو روش معمويي و يك در ميان را ززارش كردند. بكرر و همكاران )1117( بيشرتر برودن زمران پيشرروي در آبيراري جويچهاي يك در ميان نسبت به جويچهاي معمرويي در خاكهاي تركدار رسري را اعرالم داشرتند. ويري مراحرل پسروي براي هر سه روش متفاوت بدست آمد )شكل
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 7 5(. روش AFI كمترين و روش CFI بيشترين زمان پسروي را دارا بودند. بيشتر برودن زمران پسرروي در روش CFI بره دييل نفوذ جانبي كمتر آ از جويچه به پشته ميباشد چون در اين روش پشرتههرا )نسربت بره روشهراي FFI و )AFI داراي مكش كمتر براي جرذ آ هسرتند. در حقيقرت برا زذشت زمان چون پشته آبيراري جويچرهاي معمرويي داراي رطوبت بيشتري نسبت به روش يرك در ميران اسرت )به دييل اينكه از دو طرف ميشود( منجر به كراهش نفوذ آ به داخل خاك زرديد و اين پديرده سرب افرزايش زمان پسروي در جويچههاي معمويي شد. چهارم 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 هشتم 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 6 دوازدهم 5 4 3 2 1 CFI FFI AFI 2 4 6 8 1 شكل) 4 (: منحني پيشروي در سه روش در نوبتهاي مختلف 265 هشتم چهارم 385 26 38 255 375 25 37 245 365 24 2 4 6 8 1 36 2 4 6 8 1 33 دوازدهم 325 32 315 31 35 CFI FFI AFI 3 2 4 6 8 1 شكل) 5 (: منحني پسروي در سه روش در نوبتهاي مختلف
8 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 3- نفوذپذيري خاك با محاسبه پارامترهاي معاديه نفوذ كاسرتياكوف- يروئيس بره روش اصالح شده اييوت و واكر )1132( منحني نفوذ تجمعي )حجم آ نفوذ يافته در واحد طول جويچه( براي سره روش در نوبتهاي مختلف بدسرت آمرد )شركل 6(. تفاوت زيادي بين منحنيهراي نفروذ تجمعري در سره روش در چهارم وجود ندارد ويي در هشرتم و دوازدهررم نفوذپررذيري خرراك در روش آبيرراري جويچررهاي معمويي به شدت كاهش پيدا كرد به طوريكه تفراوت زيرادي بين اين روش و روش جويچهاي يك در ميان وجرود دارد. مقدار نفوذپذيري خاك در روش يك در ميان بيشتر از حايت معمويي بدسرت آمرد. سپاسرخواه و افشرار چمرنآبراد )22( نيز اظهار داشتند كه نفوذ جرانبي در روش آبيراري جويچهاي يك در ميان نسبت به روشهراي معمرول بيشرتر است. علت اين پديده را ميتروان بره بيشرتر برودن حركرت عرضي آ در جويچههاي يك در ميان بيان كرد كره سرب كاهش حجم روانا و زمران پسرروي در ايرن روش آبيراري نسبت به روش معمول جويچهاي زرديد. در هر نوبت مقدار نفوذ تجمعي در روش يك در ميان متغير اندكي بيشتر از روش يك در ميان بابت برود. شركل 6 نشان ميدهد كه نفوذپذيري خاك در روش CFI نسربت بره زمان )از چهارم ترا دوازدهرم( كراهش پيردا كررد. در صرورتي كره در روشهراي FFI و AFI مقردار نفوذپرذيري تقريبا بابرت براقي مانرد. راجررز )1115( نيرز عردم كراهش نفوذپذيري خاك در جويچههاي يك در ميان بعد از آبيراري را ززارش داد. ويي در جويچهاي معمويي نفوذپرذيري خاك در هاي بعدي به دييل تثبيت خاك كاهش پيدا ميكند. با توجه به شكل 6 نفوذپذيري خراك در سره روش در مراحل اوييه )كمتر از 1 دقيقره( تقريبرا يكسان بوده است ويي با زذشرت زمران اخرتالف برين روش معمويي و يك در ميان بيشتر ميزردد. در واقرع زمرانهراي پيشروي و پسروي و همچنين روانا متابر از روند تغييررات نفوذ بوده است..1 هشتم چهارم.1.8.8.6.6.4.4.2.2 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6.1 دوازدهم.8.6.4 CFI FFI AFI.2 1 2 3 4 5 6 شكل) (: مقايسه منحني نفوذ تجمعي در سه روش در نوبتهاي مختلف 4 -رطوبت خاك شكلهاي 7 و 3 به ترتي توزيع رطوبرت پروفيرل خراك در زير جويچههاي تر و خشك و پشتهها در روزهاي قبل و بعرد براي هاي چهارم و هشتم نشان ميدهد. مقدار رطوبت وزني خاك در اين شكلها در واقع ميانگين رطوبرت خاك در ابتدا وسط و انتهاي مزرعه آزمايشي براي هر روش آبيرراري اسررت. بيشررترين و كمترررين رطوبررت در آبيرراري
آب و مهندسي پژوهشي علمي فصلنامه سوم سال 9312 بهار يازدهم شماره 9 خشك و تر جويچههاي در ترتي به ميان در يك جويچهاي روش دو از بيشرتر CFI روش در خاك رطوبت شد. مشاهده داراي حردودي تا AFI است. ميان در يك جويچهاي آ بيشرتر نفروذ دييرل بره FFI بره نسبت بيشتري رطوبت خشرك و تر جويچههاي بين خاك رطوبت اختالف ميباشد. بعرد روز دو ايري يرك و حرداقل بره قبل تا پشتهها و و پشرته برين رطوبرت اخرتالف ميرسرد. حداكثر به كمتر FFI و AFI يا روشه به نسبت CFI روش در جويچه ابر در طرف دو از معمويي حايت در پشته چون است. بيشتر زياد عمقهاي در خاك رطوبت ميشود. خيس از بعرد و است از قبل موقع خاك سطحي اليههاي از داراي كرم عمقهاي يعني ميافتد اتفاق عكس حايت دادههراي اسرت. عميقتر اليههاي به نسبت بيشتري رطوبت در و خراك رطوبرت برودن كرم دهنرده نشران خاك رطوبت جويچرهاي آبيراري روش دو هرر در كم حايت نتيجه زرزارش نيرز )211( همكاران و اسلتني است. ميان در يك و اسرت FFI و AFI از بيشتر CFI در رطوبت مقدار كه كرد در ميران در يرك جويچرهاي روش دو برين ناچيزي اختالف داشت. وجود خاك آ مقدار.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6 چهارم در روش سه هر در پشته و خشك و تر جويچههاي زير در خاك رطوبت توزيع شكل) 7 (:
1 آب و مهندسي پژوهشي علمي فصلنامه سوم سال 9312 بهار يازدهم شماره.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز دو 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز دو 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز شش 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 بعد روز دو 6.5.1.15.2.25.3 1 2 3 4 5 قبل روز يك 6 شكل) 8 (: هشتم در روش سه هر در پشته و خشك و تر جويچههاي زير در خاك رطوبت توزيع راندمان 5- رانردمان درصد همچنين و عمقي نفوذ و روانا تلفات درصد اسرت. شرده آورده 5 جردول در آبيراري رژيم سه در كاربرد حجم با نفوذيافته آ حجم كل اختالف از عمقي نفوذ درصد و طرول در تعررق و تبخيرر )حاصلضرر زياه موردنياز آ شرد. محاسربه آبيراري آ حجرم كرل برر جويچره( عررض معمرويي جويچرههراي در روانرا شد بيان قبال كه همانطور تبخير محاسبات در است. ميان در يك جويچههاي از بيشتر در يرك جويچرهاي آبيراري برراي جويچه عرض ازر تعرق و 1/5 )يعنري شرود زرفته نظر در معمويي حايت برابر دو ميان و مريشرود محاسبه صفر برابر عمقي نفوذ تلفات درصد متر( برابرر ميران در يرك جويچرهاي در جويچه عرض ازر صرورت آن در مترر( /75 )يعنري شود فرض معمويي حايت آبيراري از بيشرتر روش ايرن در عمقري نفروذ تلفرات درصد اسرت. واقرع خرالف امرر ايرن كه ميشود معمويي جويچهاي و قبل خاك رطوبت دادههاي از استفاده با عمقي نفوذ درصد روش بره هشرتم و چهارم نوبتهاي در از بعد تلفرات درصرد مقردار شرد. محاسبه نيز مزرعه در آ بيالن روشهراي در و درصرد 7 از كمتر CFI روش در عمقي نفوذ نوبرت دو هرر برراي منفري( )مقردار صرفر برابر FFI و AFI در يرك جويچههاي در عمقي نفوذ تلفات آمد. بدست نفروذ دييرل )بره اسرت معمرويي جويچههراي از كمتر ميان دهنرده نشران عمقي نفوذ درصد منفي مقدار بيشتر(. جانبي ميران در يك جويچهاي روش دو در كم حايت است. برراي ترتي به معمويي جويچهاي در كاربرد راندمان و 88/8 56/2 دوازدهرم و هشرتم چهرارم نوبتهاي برابرر بابت ميان در يك جويچهاي براي درصد 4/5 در يك جويچهاي براي و درصد 7/2 و 53/3 71/3 آمد. بدست درصد 72/3 و 6/7 77/ برابر نيز متغير ميان بره آبيراري روش هرر در كاربرد راندمان مقدار بودن متفاوت قطرع زمران و )دبري طراحي پارامترهاي بودن متفاوت دييل مناسر مقدار تعيين اهميت كه است هر در جريان(
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 و يا بهينه اين پارامترها را نشان ميدهد. مقدار تلفرات نفروذ عمقي در چهارم بيشتر از آبيراري هشرتم و دوازدهرم در معمويي بدست آمده است عليرغرم اينكره دبري و زمان قطع جريان در اين نوبت كمتر است. اين پديده نشران دهنرده كراهش نفوذپرذيري خراك در جويچرههراي معمويي در آبيراريهراي بعردي اسرت كره همچنرين سرب افزايش اختالف درصد روانا بين جويچههاي يك در ميران با جويچههاي معمويي نسبت به زمان شد )جدول 5(. تلفرات روانا در روش FFI به دييل نفوذپذيري كمتر خاك كمري بيشتر از روش AFI است. اسلتني و همكراران )211( نيرز بيشترين و كمترين راندمان كاربرد آبيراري را بره ترتير در روش FFI )برابر 1 درصد( و CFI )برابر 72 درصد( برراي جويچههاي انتهاي بسرته در مرزارع سري زمينري زرزارش دادند. تلفات نفوذ عمقي در معمويي به مرات بيشرتر از دو روش ديگر يك در ميان بود. كنرگ و همكراران )2 ) نيز كمتر بودن مقدار زهكشي )نفروذ عمقري( در تيمارهراي AFI و FFI نسربت بره CFI را زرزارش دادنرد. بنابراين با كاهش تلفرات روانرا و نفروذ عمقري در آبيراري جويچهاي يك در ميان رانردمان كراربرد افرزايش مرييابرد. تلفات زياد روانا نسبت به تلفات نفوذ عمقي به دييل شي باال )حدود يك درصد( كوتاه برودن طرول جويچره و خراك نسبتا سنگين مزرعه آزمايشي بود. جدول) 5 (: نوبت چهارم هشتم دوازدهم مقايسه درصد تلفات رواناب نفوذ عمقي و راندمان كاربرد در رژيمهاي مختلف جويچهاي روش روانا )%( نفوذ عمقي )%( راندمان كاربرد )%( 56 /2 جويچهاي معمويي 11 / 4 82 / 4 71/3 / 23/ يك در ميان بابت 2 77/ / 28/ يك در ميان متغير 88/8 1/ 4 57/ جويچهاي معمويي 8 53/3 / 41/ يك در ميان بابت 2 6/7 / 81/ يك در ميان متغير 8 4/5 4/ 3 54/ جويچهاي معمويي 7 7/2 / 21/ يك در ميان بابت 3 72/3 / 27/ يك در ميان متغير 2 نتيجهگيري در اين تحقيق مطايعرات مزرعرهاي بره منظرور مقايسره جريرران آ و نفوذپررذيري خرراك در روشهرراي آبيرراري جويچهاي يك در ميان بابت )FFI( و متغير )AFI( برا روش معمول جويچهاي )CFI( انجام زرديد. با استفاده از دادههاي مزرعهاي هيدروزراف دبري ورودي و روانرا منحنريهراي پيشروي و پسروي نفوذپذيري خاك توزيع رطوبت خراك و راندمان كاربرد در رژيمهاي مختلف مقايسه شد. نتايج نشران داد كه زمران پسرروي در روش CFI بيشرتر از روش FFI و AFI بود. اما زمان پيشرروي در سره روش آبيراري اخرتالف زيادي نداشرت. زيراد برودن نفروذپرذيري خراك در آبيراري جويچهاي يك در ميان به دييل نشت جرانبي بيشرتر سرب كاهش تلفات روانا در اين روش زرديد. نفوذپرذيري خراك پس از در جويچهاي يرك در ميران بره دييرل افرزايش نفروذ جرانبي كراهش پيردا نكررد ويري در آبيراري جويچهاي معمويي روند كاهشي نفوذپرذيري بعرد از آبيراري مشاهده زرديد. مقادير رطوبت خاك نشان داد كه حايت كرم در هر دو روش جويچهاي يك در ميان وجرود داشت. رطوبت خاك در AFI كمي بيشتر از آن در FFI بره دييل نفوذ بيشرتر آ برود. در حاييكره مقردار آ خراك در FFI و AFI به دييل تمام جويچرههرا بيشرتر از CFI مشرراهده شررد. خصوصرريات جريرران سررطحي در آبيرراري جويچهاي يك در ميان به دييل متفراوت برودن نفوذپرذيري خاك برا آبيراري جويچرهاي معمرويي تفراوت دارد. بنرابراين مطايعات بيشتري برراي تعيرين ضروابط طراحري در آبيراري جويچهاي يك در ميان بايد انجام شود تا بتروان بره طراحري مطلو اين روش دست يافت. نتايج اين مطايعه نشان داد كه بكارزيري روش جويچهاي يك در ميان سب كاهش مصرف آ و بهبود راندمان )به علرت كراهش تلفات روانا و همچنين نفوذ عمقي( ميزردد. بنرابراين در مناطقي كه كمبود آ مانع كشاورزي آبي در سرطح وسريع ميزردد اين روش ميتواند سب صرفهجويي در مصرف آ
1 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 در زمينهاي تحت و امكان افزايش سطح را به ميزان دو برابر ايجاد كند. قدرداني اين تحقيق با حمايت مايي قط علمي ارزيابي و بهسازي شبكههاي و زهكشي و معاونت پژوهشي دانشگاه تهران انجرام زرديد. مويفان اين مقايه از آن قط و معاونت محترم كه امكان انجام اين تحقيق را فراهم نمودند كمال تشكر را مينمايد.. برومندنس..1833 ابر منابع جويچهاي يك در ميان روي كارآيي مصرف 9..شينيدشتگل ع. ح.ع. كشكويي ع. ناصري و آ و ويژزيهاي نيشكر در جنو اهواز. مجله علوم آ و خاك 57-45. 41: 2..عليرزاده ا. م. وظيفرهدوسرت غ. كمرايي خ. باسرتاني ا. مرتضروي ا. ايرزدي ج. احمرديان طبسري و ا.ح. نروري. 1831. 8:AGWAT 8.. بهينهسازي ايگوي مصرف آ كشاورزي. سازمان هواشناسي كشور. تهران. ايران. 4. Bakker, D.M., S.R. Raine and M.J. Robertson. 1997. A preliminary investigation of alternate furrow irrigation for sugar cane production. Technical Field Department, CSR Ltd. (Unpublished) 5. Elliott, R.L. and W.R. Walker. 1982. Field evaluation of furrow infiltration and advance functions. Transactions of ASAE 25(2): 396 4. 6. Horst, M.G., S.S. Shamutalov, J.M. Goncalves and L.S. Pereira. 27. Assessing impacts of surgeflow irrigation on water saving and productivity of cotton. Agricultural water management 87: 115 127. 7. Kang, S., Z. Liang, Y. Pan, P. Shi and j. Zhang. 2a. Alternate furrow irrigation for maize production in an arid area. Agricultural Water Management 45: 267-274. 8. Kang, S., p. Shi, Y. Pan, Z. Liang, X. Hu, and J. Zhang. 2b. Soil water distribution, uniformity and water-use efficiency under alternate furrow irrigation in arid areas. Irrigation Science 19:181-19. 9. Rogers, D.H. 1995. Managing furrow irrigation systems. U.S. Department of Agriculture Cooperative State Research Service, No. 93-34296-8454. 1. Sepaskhah, A.R. and H. Afshar-Chamanabad. 22. Determination of infiltration rate for everyother furrow irrigation. Biosystems Engineering 82(4): 479 484. 11. Simunek, J., M. Sejna and M.TH. van Genuchten. 1999. The HYDRUS_2D software package for simulating the twodimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media, Version 2., IGWMCTPS-7, Int. Ground Water Modeling Center, Colorado School of Mines, Golden, Co. 12. Slatni, A., K. Zayani, A. Zairi, S. Yacoubi, R. Salvador and E. Playan. 211. Assessing alternate furrow strategies for potato at the Cherfech irrigation district of Tunisia. Biosyst Eng 18(2):154-163 13. Stone, J.F., H.E. Reeves and J.E. Garton. 1982. Irrigation water conservation by using widespaced furrows. Agricultural Water Management 5: 39-317. 14. Thind, H.S., G.S. Buttar and M.S. Aujla. 21. Yield and water use efficiency of wheat and cotton under alternate furrow and check-basin irrigation with canal and tube well water in Punjab, India. Irrigation Science 28:489 496. 15. Walker, W.R. 23. SIRMOD III Surface Irrigation Simulation, Evaluation and Design. User s Guide and Technical Documentation. Utah State University, Logan, USA.
فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي و آب سال سوم شماره يازدهم بهار 9312 1 Water Flow in Soil Surface and Subsurface in Alternate Furrow Irrigation and its Comparison with Conventional Furrow Irrigation H. Ebrahimian 1,*, A. Liaghat 1, M. Parsinejad 1, F. Abbasi 2 and M. Navabian 3 Abstract Alternate furrow irrigation is one of deficit irrigation methods that is used to increase water use efficiency and can be applied to mitigate water shortage in agricultural lands. The objective of this research is to compare hydraulics of water flow in the alternate and traditional furrow irrigation regimes. Field experiments were conducted for three furrow irrigation regimes, i.e. alternate (AFI), fixed (FFI) and conventional furrow irrigation (CFI) at Experimental Station of University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj in 21. The comparisons were done based on three irrigation events. The results indicated that advance times did not differ between AFI, FFI and CFI. However recession times for AFI and FFI were smaller than CFI. Cumulative infiltration in AFI and FFI was higher resulted in lower runoff losses compared to CFI. Irrigation application efficiency in three irrigation events for CFI, FFI and AFI were ranged 33.3-56.2, 58.8-71.8 and 6.7-77.%, respectively. Infiltration in the everyother furrows did not change in following irrigation events because of more lateral water movement, but infiltration was decreased in the traditional furrows. CFI had more soil water than AFI and FFI. Soil water content in AFI was somewhat more than it in FFI. This study also showed that with simple modification in the traditional furrow irrigation, irrigation operation cost and water consumption would be decreased. Furthermore, the performance of irrigation system can be considerably improved. Key Words: Alternate furrow irrigation, efficiency, infiltration, runoff, water content. 1 Dept. of Irrigation and Reclamation Eng., College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, P. O. Box 4111, Karaj 31587-77871, Iran. 2 Agricultural Engineering Research Institute (AERI), Karaj, Iran 3 Dept. of Irrigation Eng., Faculty of Agriculture, University of Guilan, Rasht, Iran, * Email: ebrahimian@ut.ac.ir