کاربرد توزیعی مدل SWAP برای مدل‌سازی زراعی- هیدرولوژیکی زیرروزانه یک سیستم زراعی با زهکشی زیرزمینی

نویسندگان

1 استادیار بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

3 استادیار، عضو هیات علمی دانشگاه هرمزگان، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب، بندرعباس، ایران.

doi
چکیده

با وجود قابلیت بالای مدل‌های زراعی- هیدرولوژیکی مزرعه مقیاس در شبیه‌سازی اندرکنش رشد گیاه با انتقال آب و املاح در سیستم‌های زراعی، کاربرد آن‌ها در شرایط واقعی مزارع وسیع کشت نیشکر استان خوزستان به‌دلیل ناهمگنی مکانی برنامه‌ریزی آبیاری در سطح مزارع، تعدد پارامترهای مجهول مدل، دشواری مشخص‌سازی شرایط اولیه و مرزی و نیز نیاز مبرم به داده‌های واسنجی متعدد با چالش‌های عدیده‌ای مواجه است. هدف از این پژوهش، عملی ساختن کاربرد مدل‌سازی زراعی- هیدرولوژیکی در شرایط واقعی بهره‌برداری از مزارع وسیع مجهز به سیستم‌(های) زهکش سطحی/زیرزمینی است. به‌این منظور، از طریق کاربرد نسخه تصحیح شده‌ای از مدل SWAP و گونه‌ یکپارچه‌سازی شده الگوریتم بهینه‌سازی رفتار جمعی اجزا (UPSO)، یک طرح مدل‌سازی زراعی- هیدورولوژیکی ریچاردزبنیان به‌شیوه توزیعی با قابلیت واسنجی زیرروزانه توسعه یافت. مدل توسعه یافته در یکی از مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) (شعیبیه) با زهکشی زیرزمینی و کشت نیشکر (رقم CP48-103) طی بازه زمانی 28/4/1389 تا 20/9/1390 (به‌مدت 481 روز) مورد کاربرد قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد قابل قبول مدل در شبیه‌سازی رطوبت خاک، عمق سطح ایستابی و جریان زه‌آب خروجی (با آماره ضریب راندمان، EF، مدل به‌ترتیب، برابر با 901/0، 827/0 و 877/0 طی مرحله واسنجی و آماره EF به‌ترتیب، برابر با 514/0، 798/0 و 672/0 طی مرحله صحت‌سنجی)، شبیه‌سازی نیم‌رخ غلظت املاح آب خاک و شوری زه‌آب خروجی از سیستم زهکش زیرزمینی )با آماره ریشه میانگین خطای نرمال شده، NRMSE، به‌ترتیب، برابر با 039/0 و 096/0 در مرحله واسنجی و آماره NRMSE به‌ترتیب، برابر با 154/0 و 046/0 طی مرحله صحت‌سنجی) و شبیه‌سازی شاخص سطح برگ، عملکرد نی و عملکرد ساکارز (با آماره EF به‌ترتیب، برابر با 995/0، 999/0 و 972/0 در مرحله واسنجی) بود.