شبیه‌سازی سیستم‌های زهکش زیرزمینی در شرایط غیر ماندگار، با استفاده از تکنیک تحلیل پویایی سیستم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری

2 دانشیار گروه آبیاری و آبادانی دانشکده آب و خاک پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 کارشناس ارشد مهندسی صنایع مؤسسه پژوهش در مدیریت و برنامه‌ریزی انرژی

چکیده

روش تحلیل پویایی سیستم یکی از روش‌های شبیه­سازی است که به صورت شی‌گرا و مبتنی بر روابط بازخورد است.  این روش علاوه بر تشریح پویایی سیستم‌های پیچیده، می‌‌تواند قابلیت مدل‌سازی ساده و راحت را برای کاربر ایجاد کند و به عنوان ابزاری مفید در تصمیم­گیری در مسائل مهندسی به­کار رود.  در این مقاله، با استفاده از روش تحلیل پویایی سیستم و به کمک معادلات بیلان آبی در سطح خاک و ناحیة غیر اشباع، عملکرد یک سیستم زهکشی زیرزمینی در شرایط غیر ماندگار به طور کامل مدل‌سازی شد؛ و به منظور بررسی نتایج مدل، علاوه بر آنالیز حساسیت و آزمون شرایط حدی، مطالعة موردی روی مزرعة 25 هکتاری ARC 2-5 واقع در اراضی تحقیقاتی مرکز تحقیقات نیشکر واحد امیرکبیر که یکی از واحدهای هفتگانة طرح توسعه نیشکر است، صورت گرفت.  آبیاری این مزرعه در اوایل سال 1383 شروع شد و 5 ماه طول کشید.  با اجرای مدل فوق، تأثیر هر یک از عوامل مؤثر بر مدیریت تراز سطح آب و مقدار خروجی زه آب به صورت روزانه بررسی شد.  تجزیه و تحلیل آماری بین مقادیر مشاهده‌ای و شبیه­سازی شد نشان داد که انحراف معیار برای سطوح ایستابی و شدت زه آب خروجی به ترتیب 2/10 سانتی­متر و 13/0 سانتی­متر بر روز است.  نتایج حاکی از آن است که مدل حاضر می‌تواند به عنوان ابزاری مناسب برای طراحی و مدیریت سیستم­های زهکشی برای مشاوران، کارفرمایان، پیمانکاران، و سایر علاقه­مند این رشته به­کار گرفته شود.

کلیدواژه‌ها


Ahmad, S., and Simonovic, P. S. 2000. System dynamics modeling of reservoir operations for flood management. ASCE J. Comput. Civil Eng. 14(3): 190-199.

Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D. and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration. Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO. Rome. Italy.

Das, A. 2000. Optimization-based simulation and design of tile drainage system. ASCE J. Irrg. Drain Eng. 126(6): 381-388.

Fio, J. L. and Deverel, S. J. 1991. Groundwater flow and solutemovement to drain laterals, western San Joaquin Valley, California. 1. Quantitative Hydrologic Assessment. Water Resour.Res. 27, 2247-2257.

Jorenush, M. H. and Sepaskhah, A. R. 2003. Modelling capillary rise and soil salinity for shallow saline water table under irrigated and non-irrigated conditions. Agric. Water Manage. 61, 125-141.

Jury, W. A., Tuli, A. and Letey, J. 2003. Effect of travel time on management of a sequential reuse drainage operation. Soil Sci. Soc. Ame. J.  67, 1122-1126.

Khan, S. 2004. Irrigation development, rational allocation of water resources and food security in china. Chinese National Committee on Irrigation and Drainage.

Li, Y. H. and Dong, B. 1998. Real-Time irrigation scheduling model for cotton. Water and The Environment: Innovative Issues in Irrigation and Drainage.

Mansoori Serenjianeh, F. 2005. Evaluation of design parameters of subsurface drainage systems in sugarcane development plan. M.Sc. Thesis. Department of Irrigation and Drainage. University of Tehran. Iran.

Maurizio, B., Moraria, F., Bonaitia, G., Paaschb, M. and Skaggs, R. 2000. Analysis of DRAINMOD performances with different detail of soil input data in the Veneto region of Italy. Agric. Water Manage. 42, 259-272.

Ninghu, S., Bethune, M., Mann, L. and Heuperman, A. 2005. Simulating water and salt movement in tile-drained fields irrigated with saline water under a Serial Biological Concentration management scenario. Agric. Water Manage. 78, 165–180.

Oztekin, T. 2001. Simulating water to a subsurface drain in layered soil. Turk. J. Agric. 26, 179-185.

Palmer, R. N., Keyes, A. M. and Fisher, S. 1993. Empowering stakeholders through simulation in water resources planning. In Water Management in the 90s a Time for Innovation. New York. ASCE, 451-454.

Saysel, A. K., Barlas, Y. and Yenigun, O. 2002. Environmental sustainability in an agricultural development project: a system dynamics approach. Jour. Environmental management. 64: 247-260.

Skaggs, R. W. 1980. DRAINMOD reference report. Method for design and evaluation of drainage-water management systems for soils with high water tables. USDA-SCS 329 PP.

Simonovic, S. P. 2002a. Global Water Dynamics: Issues for the 21st century. J. Water Sci. Techol. 45(8): 53-64.

Simonovic, S. P. 2002b. World Water Dynamics: Global Modeling of Water Resources. J. Environ. Manage. 66(3): 249-267.

Singh, R., Helmers, M. J. and Zhiming, Qi. 2006. Calibration and Validation of DRAINMOD to design subsurface drainage systems for Iowa’s tile landscapes. Agric. Water Manage. 85, 221–232.

Tekin, Z. 2002. Hydraulic conductivity evaluation for a drainage simulation model (DRAINMOD). Turk. J. Agric. 26, 37-45.

Wahba, M. A. S. and Christen, E. W. 2006. Modeling subsurface drainage for salt load management in southeastern Australia. J. Irrig. Drain. Sys. 20, 267-282.