بهینه کردن پارامترهای طراحی و مدیریت آبیاری نواری: مطالعۀ موردی شبکۀ آبیاری و زهکشی رامشیر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی موسسه تحقیقاتی مهندسی کشاورزی

2 استاد موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

در بسیاری از کشورهای جهان، آبیاری سطحی یکی از مهم ­ترین روش ­های آبیاری اراضی فاریاب است و  بیش از 90 درصد اراضی فاریاب هنوز با روش­ های سطحی آبیاری می­شوند. تعیین ابعاد بهینۀ قطعات آبیاری و سایر عوامل طراحی و مدیریت آبیاری، شامل شیب، دبی ورودی و مدت زمان آبیاری نقش زیادی در افزایش راندمان کاربرد آبیاری و کاهش هزینه­ های بهره‌برداری و تولید دارد. این پژوهش با هدف تعیین ابعاد و پارامتر­های طراحی و مدیریت بهینه قطعات آبیاری نواری (با انتهای بسته) و برای نیل به راندمان آبیاری بالا و ضریب یکنواختی توزیع آب مناسب در اراضی پروژۀ شبکۀ آبیاری و زهکشی رامشیر اجرا شد که از واحد­های مطالعاتی و اجرایی طرح 550 هزار هکتاری احیای دشت­ های خوزستان و ایلام (در استان خوزستان) به­ شمار می­ آید. با استفاده از اندازه‌گیری­ های پیشروی- پسروی آب در طول نوار و کاربرد مدل جامع آبیاری سطحی WinSRFR3.1  پارامتر­های معادلۀ نفوذ آب در خاک تعیین و مدل مذکور واسنجی شد. با استفاده از بخش بهینه‌سازی مدل، ترکیب‌های مختلفی از ابعاد قطعات آبیاری و سایر پارامتر­های طراحی و مدیریت آبیاری نواری (برای رژیم جریان انتها بسته) ارائه شد. بر اساس نتایج به ­دست آمده، گزینۀ عرض نوار 7 متر و طول نوار 200 متر با شیب 0/0005 تا 0/001 برای همۀ دبی­ های ورودی (20-10 لیتر در ثانیه) و عمق­ های خالص آبیاری (90- 50 میلی­ متر) از نظر راندمان کاربرد و یکنواختی توزیع آب گزینه مناسب و ایده‌آلی است. گزینۀ طراحی طول نوار 100 متر و شیب طولی نوار برابر 0/0005 برای تمامی ترکیب‌های عرض‌های نوار (12-4 متر)، عمق‌های خالص آبیاری (90-50 میلی­متر) و دبی­ های آبیاری (20-10 لیتر در ثانیه) راندمان آبیاری بالایی را نسبت به سایر گزینه ها فراهم می­ کند. طول نوار 300 متر و بالاتر در حالت کاربرد دبی­ های کم تا متوسط (تا 20 لیتر در ثانیه) برای تمامی مقادیرگزینه‌های شیب نوار، عرض نوار، و عمق خالص آبیاری به دلیل راندمان بسیار کم یا تکمیل نشدن فاز پیشروی جریان، توصیه نمی­ شود. در مجموع، در شبکۀ آبیاری و زهکشی رامشیر اگر ابعاد قطعات به همراه سایر پارامتر­های طراحی و مدیریت آبیاری شامل دبی و مدت زمان آبیاری به طور مناسب انتخاب شود، با روش آبیاری سطحی نواری حصول به راندمان‌های مناسب کاربرد آب در مزرعه حتی بالاتر از 70 درصد برای بسیاری از گزینه‌های طراحی ارائه شده در این پژوهش به راحتی امکان‌پذیر خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of Design and Management Parameters of Border Irrigation: A Case Study of Ramshir Irrigation and Drainage Network

نویسندگان [English]

  • Nader Heydari 1
  • Fariborz Abbasi 2
چکیده [English]

In most of the countries in the world, even in the developed countries, surface irrigation is still one of the important irrigation methods in irrigated agriculture. It is estimated that more than 90 percent of the irrigated lands are irrigated with surface irrigation methods. Since determination of optimum field’s dimensions, including slope, inflow rate, and irrigation time, play an important role in enhancement of application efficiency and reduction of projects costs. Therefore, this research was conducted in the Ramshir irrigation and drainage network in the Khuzestan province (namely Velayate plan) with the objectives of determining fields’ dimensions, design and management parameters of border irrigation with closed-end regime and for achieving higher application efficiency and distribution uniformity. Using water advance and recession measurements along the border length and use of a comprehensive surface irrigation model, that is to say, WinSRFR-3.1 model, the soil infiltration parameters of the area were determined. Hence, the model was calibrated and the parameters of the best fitted infiltration equation, based on the Kostiakov-Lewis equation, was determined. Also by using the simulation part of the model, the dimensions and other design and management parameters of border irrigation, with closed-end regime cultivated with wheat crop, was determined. Based on results and with regards to proper application efficiency and distribution uniformity, the border design alternative of 7 m wide, 200 m length, and slopes of 0.005 to 0.001 m/m was a proper alternative for all ranges of selected inflow discharges (10-20 lit/s) and net irrigation depths of 50 to 90 mm. However, based on results, the design alternative of 200 m border length and longitudinal slope of 0.0005 m/m is the best alternative with regards to higher application efficiency. Moreover, the longitudinal slope of 0.0005 m/m is an ideal slope for all combinations of design alternatives with fair application efficiencies. Basically, the border length of 300 m and higher are not a suitable option for all selected slopes and low inflow rates of less than 10 lit/s. Finally, in the Ramshir irrigation and drainage network, if the field’s dimensions together with the other design and management parameters is set properly, achieving high application efficiency, even higher than 70 percent, in the border irrigation for many design alternatives is easily possible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Application efficiency
  • Border Irrigation
  • Irrigation Plot
  • Irrigation Time
  • Optimum Length
  • Ramshir Network

Abbasi, F. 2012. Principles of Flow in Surface Irrigation. IRNCID Pub. No. 152. Field Working Group. Iranian National Committee on Irrigation and Drainage (IRNCID). (in Persian)

 

Abbasi, F. and Sheini-Dashtgoal, A. 2015. Evaluation managerial options for improving furrow irrigation performance in Dehkhoda sugarcane agro-industry. Research Report No. 41843. Iranian Agricultural Engineering Research Institute (AERI). (in Persian)

 

Anon. 2009. WinSRFR 3.1 User Manual. USDA/ARS/Arid-Land Agricultural Research Center. U. S. Department of Agriculture Agricultural Research Service. Arid-Land Agricultural Research Center. 21881 N. Cardon Lane, Maricopa, AZ 85238.

 

Anon. 1989. Guidelines for Designing and Evaluating Surface Irrigation Systems. FAO Pub. Chap. 5: Surface Irrigation Design.

 

Hart, W. E., Collins, H. G., Woodward, G. and Humpherys, A. S. 1980. Design and Operation of Gravity or Surface Irrigation Systems. In: Jensen, M. E. (Ed.) Design and Operation of Farm Irrigation Systems. ASAE Monograph No. 3. American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph, MI.

 

Makari-Gharoodi, A., Liaghat, A. M. and Nahvinia, M. J. 2013. Use of WinSRFR 3.1 model in simulation of furrow irrigation. Iranian J. Irrig. Drain. 7(1): 59-67. (in Persian)

 

Moridnezhad, A. Kavei-Dilami, R. and Saadi, A. 2010. Optimization of furrow irrigation under condition implemented in Salman-e-Farsi agro-industry using WinSRFR 3.1 software. Proceedings of the 3rd National Conference on Management of Irrigation and Drainage Networks. Feb. 29-March 2. Faculty of Water Sciences. Shahid Chamran University. (in Persian)

 

Noorabadi, H., Sadroddini, S. A. A., Nazemi. A. H. and Dalir Hassannia, R. 2013. Simulation of furrow irrigation using WinSRFR 3.1 and its evaluation. Proceedings of the 1st Irrigation and Water Productivity. Iranian Association on Irrigation and Drainage. Jan. 30. Ferdousi University of Mashhad. Iran. (in Persian)

 

Taghizadeh, Z., Vetdinezhad, V. R., Ebrahimian, H. and Khanmohammadi, N. 2012. Field assessment and evaluation of surface irrigation system using WinSRFR: case study of furrow irrigation. J. Water Soil (Science and Industry of Agriculture). 26(6): 1450-1459.

 

Walker, W. R. and Skogerboe, G. V. 1987. The Theory and Practice of surface Irrigation. Chapter 8: Volume Balance Field Design. Logan. Utah.