عنوان پایان‌نامه
برآورد ضرایب معادلات مختلف نفوذ به روش حل عددی به منظور طراحی سیستم های مختلف آبیاری سطحی
- رشته تحصیلی
- مهندسی‌کشاورزی-آبیاری و زهکشی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59713;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 708
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی جوادی
- استاد راهنما
- محمود مشعل
- چکیده
- اساس طراحی و مدیریت آبیاری سطحی را نفوذپذیری تشکیل می¬دهد. با مشخص شدن تابع نفوذ، امکان تجزیه و تحلیل گزینه¬های مختلف طراحی و مدیریتی به منظور دستیابی به عملکرد بهینه فراهم می¬گردد. توجه به مشکلات اندازه¬گیری نفوذ از یک¬سو و تغییرپذیری نفوذ با تغییر رطوبت اولیه و بار آبی روی سطح خاک از سوی دیگر، تخمین نفوذ را با استفاده از مدلهای شبیه¬سازی نفوذ منطقی می¬سازد. هدف اصلی این تحقیق تخمین ضرایب معادلات نفوذ کوستیاکوف–لوییز، فیلیپ و هورتون و ارزیابی حساسیت و عملکرد این معادلات در شرایط اولیه (رطوبت اولیه خاک) و مرزی (بار آبی سطح خاک) مختلف بود. بدین منظور نفوذ یک بعدی و دو بعدی آبیاری کرتی یا نواری و نفوذ دو بعدی آبیاری جویچه¬ای با تغییر در رطوبت اولیه خاک (قبل از آبیاری) و بار آبی سطح خاک (هنگام آبیاری) با استفاده از حل معادله ریچاردز (مدل HYDRUS) شبیه¬سازی شد. برای تعیین ضرایب معادلات نفوذ خروجی مدل HYDRUS (نفوذ تجمعی نسبت به زمان) با استفاده از قسمت Solver نرم¬افزار اکسل برازش داده شد. در این تحقیق، عملکرد سامانه استنتاج تطبیقی عصبی- فازی در تخمین ضرایب معادلات نفوذ نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی کلی عملکرد معادلات نفوذ نشان داد که معادلات نفوذ تجربی (کوستیاکوف-لوییز و هورتون) نسبت به معادله فیزیکی (فیلیپ) عملکرد بهتری در برآورد نفوذ تجمعی در شرایط اولیه و مرزی مختلف داشتند. معادله کوستیاکوف-لوییز در تمامی حالات شبیه¬سازی در برآورد نفوذ حایز رتبه نخست بود و معادلات هورتون و فیلیپ در رده¬های بعدی ارزیابی قرار گرفتند. ارزیابی کلی حساسیت ضرایب معادلات نشان داد که ضریب جذبی خاک (S) معادله فیلیپ به عنوان حساس¬ترین و ضریب سرعت نفوذ نهایی ("f" _"f" ) معادله هورتون به عنوان کم حساس¬ترین ضرایب شناسایی شدند. همچنین نتایج نشان داد که معادله هورتون به عنوان حساس¬ترین و معادله کوستیاکوف-لوییز و فیلیپ به عنوان کم-حساس¬ترین معادله در ارزیابی کلی حساسیت معادلات نفوذ شناسایی شدند. در نهایت سامانه استنتاج تطبیقی عصبی- فازی عملکرد خوبی در برآورد ضرایب معادلات مختلف نفوذ داشت. واژه‌های کلیدی: بار آبی، رطوبت اولیه خاک، مدل HYDRUS، معادله ریچاردز، معادله نفوذ
- Abstract
- Abstract Infiltration is the basis of the design and management of surface irrigation. By defining the infiltration function, design and management to analyze the various options in order to achieve optimal performance are provided. Due to infiltration measurement problems and variability infiltration regarding initial moisture and water head on the soil surface, using simulation models to estimate the infiltration makes sense. The main objective of this study was to estimate the coefficients of infiltration equations (Kostiakov-Lewis, Philip and Horton) and evaluate the sensitivity and performance of these equations under various initial conditions (initial moisture soil) and boundary (water head on soil surface). Therefore, one-and two-dimensional infiltration for basin (or border) irrigation and two-dimensional infiltration for furrow irrigation) were simulated by changing the initial soil moisture (before irrigation) and water head on soil surface (during irrigation) using the solution of the Richards’ equation (HYDRUS model). To determine the coefficients of infiltration equations, outputs of the HYDRUS model (cumulative infiltration over time) were fitted using the Excel Solver. In this study, the performance of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System to estimate coefficients of the infiltration equation was also assessed. The overall performance of infiltration equation showed that infiltration empirical equations (Kostiakov-Lewis and Horton) had better performance than physical equation (Philip) to estimate the cumulative infiltration under various initial and boundary conditions. Kostiakov-Lewis equation ranked first in all cases, infiltration simulations were estimated and Horton and Philip equations were evaluated in the following categories. Overall sensitivity assessment of the coefficients of the equations showed the soil adsorption coefficient (S) Philip equation as the sensitive coefficient and the final rate of infiltration coefficient ("f" _"f" ) Horton equation as the less sensitive coefficient were identified. The results also showed that Horton equation as the sensitive equation and Kostiakov-Lewis and Philip equation as the less sensitive equation in the overall assessment of infiltration sensitivity equations were identified. Finally the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System had a good performance to estimate different infiltration equation coefficients . Key words: HYDRUS Model, Infiltration Equation, Initial Soil Moisture, Richards' Equation, Water Head.
