مدل‌سازی و تحلیل عددی جریان تحت شرایط آبیاری جویچه‌ای

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران

3 استاد گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران

4 مدرس گروه ریاضی دانشگاه پیام نور مازندران، ایران

doi
چکیده

به منظور شبیه­سازی توام جریانات کم عمق روی سطح خاک و نفوذ به درون آن، معادلات سنت- ونانت بسط داده شد. با توجه به عدم وجود راه حل تحلیلی جهت حل این نوع معادلات، از این رو محققین جهت حل این مسائل روش­های عددی را پیشنهاد می­کنند. در تحقیق حاضر از بین مدل­های هیدرولیکی آبیاری سطحی مدل هیدرودینامیک کامل به دلیل شبیه­سازی دقیق جریان و از بین روش­های عددی دو الگوی عددی شامل خطوط مشخصه (HD-CH) و صریح لکس انتشاری (HD-LAX) برای گسسته­سازی معادلات حاکم بر آبیاری سطحی استفاده و در ادامه برنامه­ای کامپیوتری به کمک زبان برنامه­نویسی متلب تهیه شد. جهت ارزیابی روش­های عددی از چهار سری داده­های جویچه­ای استفاده شد، که این داده­ها از طریق آزمایش در مزرعه مورد اندازه­گیری قرار گرفت. هم­چنین روش پیشنهادی در شرایط یکسان با مدل هیدرودینامیک نرم­افزارهای SIRMOD و SRFR مورد مقایسه و اعتبار­سنجی قرار گرفت. یافته­ها نشان داد که هر دو الگوی عددی در شرایط جویچه­ای با دقت مناسبی فرآیندهای مختلف جریان را شبیه­سازی می­کنند. با این حال نتایج شاخص­های ارزیابی نشان می­دهد مدل  HD-LAXبه واسطه روش حل دارای دقت مرتبه دوم است، و با متوسط ضریب تبیین، آماره­ی خطا و کارایی مدل (834/0، 36/1، 91/0و 815/0، 43/1، 88/0) به­ترتیب برای مرحله پیشروی و پسروی و خطای نسبی (44/7- و 8/19) درصد در برآورد حجم آب نفوذ یافته و رواناب، هم­چنین زمان محاسباتی کم­تر جهت شبیه­سازی فرآیندهای مختلف جریان جویچه­ای از دقت بالاتری نسبت به روش HD-CH برخوردار است. نتایج بررسی محاسباتی توسط روش پیشنهادی HD-LAX در مقایسه با روش­های HD-SIRMOD و HD-SRFR نشان داد که در مرحله پیشروی روش پیشنهادی و مدل HD-SIRMOD اختلاف معنی­داری ندارند در حالی که مدل HD-SRFR در سطح یک درصد با مقادیر مشاهده­ای دارای اختلاف می­باشد.