نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

بررسی اثر پارامترهای فیزیکی و هیدرولیکی بر نفوذ در کانال‌های آبیاری مزارع (مطالعه موردی شهرستان سروآباد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
پویا رحمانی 1
محمد علی غلامی سفید کوهی 2
1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،ساری،ایران
2 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،ساری،ایران
10.22125/iwe.2025.512331.1869
چکیده
مدیریت بهینه منابع آب یکی از ضروری‌ترین راهبردها برای دستیابی به مصرف پایدار و کارآمد آب در جهان به‌شمار می‌رود. طراحی و اجرای مناسب کانال‌های آبیاری یکی از اقدامات کلیدی در این راستا است. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای رطوبت اولیه خاک، عرض کف و شیب دیواره کانال بر میزان نفوذ تجمعی آب در کانال‌های آبیاری مزارع مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در ۱۲ کانال آزمایشی استاندارد با طول ۱ متر، عمق ۳۰ سانتی‌متر و عرض‌های متغیر طراحی و اجرا شدند. تیمارهای آزمایشی شامل سه سطح رطوبت اولیه خاک (۳ درصد، ۶ درصد و ۵۰ درصد)، دو عرض کف کانال (۱۰ و ۲۰ سانتی‌متر) و دو شیب دیواره کانال (کمتر از ۱ درصد و بیشتر از ۳ درصد) بودند. بافت خاک لومی-رسی در تمامی آزمایش‌ها ثابت نگه داشته شد و نفوذ تجمعی آب از طریق اندازه‌گیری‌های میدانی تحلیل شد. نتایج تجزیه‌وتحلیل واریانس نشان داد که تأثیر پارامترهای مورد بررسی بر میزان نفوذ تجمعی آب در سطح اطمینان ۹۹ درصد معنادار است (p-value < 0.01). تیمارهای دارای رطوبت اولیه کمتر (۳ درصد و ۶ درصد) به‌ترتیب میانگین نفوذ تجمعی ۲۴ و ۲۹ سانتی‌متر را ثبت کردند، درحالی‌که این مقدار برای تیمارهای با رطوبت اولیه ۵۰ درصد به ۱۵.۶ سانتی‌متر کاهش یافت. علاوه بر این، افزایش عرض کف کانال از ۱۰ به ۲۰ سانتی‌متر موجب افزایش میانگین نفوذ تجمعی از ۱۵ به ۲۱.۳ سانتی‌متر شد.
کلیدواژه‌ها
عرض کف کانال
کانال‌های آبیاری درجه چهار
کاهش هدررفت آب
رطوبت اولیه خاک
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Effects of Physical and Hydraulic Parameters on Infiltration in Farm Irrigation Canals (Case Study: Sarvabad County)

نویسندگان English

پویا رحمانی 1
mohammad ali gholami sefid kohei 2
1 Ph.D. Candidate, Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده English

Optimal water resource management is one of the most critical strategies for achieving sustainable and efficient water consumption worldwide. The proper design and implementation of irrigation channels play a key role in this regard. This study investigates the impact of initial soil moisture, channel bed width, and channel side slope on the cumulative water infiltration in farm irrigation channels. Experiments were conducted in 12 standardized test channels with a length of 1 meter, a depth of 30 cm, and variable widths. The experimental treatments included three levels of initial soil moisture (3%, 6%, and 50%), two channel bed widths (10 cm and 20 cm), and two channel side slopes (less than 1% and more than 3%). The soil texture was kept constant as loamy-clay in all experiments, and cumulative water infiltration was analyzed through field measurements. The analysis of variance (ANOVA) results indicated that the effects of the studied parameters on cumulative infiltration were statistically significant at the 99% confidence level (p-value < 0.01). Treatments with lower initial soil moisture (3% and 6%) recorded cumulative infiltration averages of 24 cm and 29 cm, respectively, whereas this value decreased to 15.6 cm for treatments with 50% initial soil moisture. Moreover, increasing the channel bed width from 10 cm to 20 cm led to an increase in cumulative infiltration from 15 cm to 21.3 cm.

کلیدواژه‌ها English

Channel bed width
tertiary irrigation channels
water loss reduction
initial soil moisture
بهرام لو، ر.، و عباسی، ن.، و مامن پوش، ع.، و اخوان، ک.، و ریاحی، ح. (1396). ارزیابی راندمان انتقال و تلفات آب در کانال‌های انتقال آب با پوشش ژئوممبران HDPE در شبکه‌های آبیاری زاینده‌رود، مغان و کرمان. تحقیقات آب‌وخاک ایران (علوم کشاورزی ایران)، 48(4 )، 725-735.
توکلی، ا.، و قربانی، ب.، و راد فر، م.، و صمدی بروجنی، ح.، و قهرمان، ب. (1398). بررسی تأثیرپذیری سطح آب زیرزمینی از نشت و نفوذ در کانال‌های انتقال آب (مطالعه موردی: بلداجی). علوم مهندسی و آبیاری (مجله علمی کشاورزی)، 42(4 )، 1-14.
توکلی، ا.، و قربانی، ب.، و صمدی بروجنی، ح.، و راد فر، م.، و قهرمان، ب. (1395). اصلاح معادلات تجربی برآورد نشت با استفاده از تشابه ابعادی (کانال خاکی بلداجی, استان چهارمحال و بختیاری). حفاظت منابع آب‌وخاک، 6(2)، 105-119.
حکمت‎نیا، م.، صفدری، م.، حسینی، س.م.، سردار شهرکی، ع. (1400). شبیه‌سازی پویای منابع آب در حوزۀ آبریز هیرمند به‌منظور تأمین آب بخش کشاورزی و محیط‌زیست. نشریه محیط‌زیست طبیعی، 74(2)، 291-303.
شیبانی، ح.، محمدی، ا.، سلطانی، ع. (1401). ارزیابیِ روش‌هایی‌ برای استخراج معادلات نفوذ در آبیاری جویچه‌ای. نشریه آبیاری و زهکشی ایران16(3)، .472-484
موسوی دهموردی، ا.، و قربانی دشت کی، ش.، و مشایخی، پ. (1398). مقایسه کارایی برخی مدل‌های نفوذ آب به خاک بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از استوانه‌های دوگانه و نرم‌افزار HYDRUS-1D. تحقیقات کاربردی خاک, 7(2), 182-195.
رحمانی، ص.، و یزدان پناه، م.، و فروزانی، م.، و عبد شاهی، ع. (1397). بررسی باورها و راهبردهای سازگاری کشاورزان با شرایط کمبود آب و عوامل مؤثر بر آن‌ها در شهرستان ممسنی. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، 32(2 (ب) ،321-340.
Abou Slaymane, R., & Soliman, M. R. (2022). Integrated water balance and water quality management under future climate change and population growth: a case study of Upper Litani Basin, Lebanon. Climatic Change, 172(3), 1-24.
Adams, S., & Jones, M. (2024). The Effects of Soil Compaction and Reduced Porosity on Water Infiltration Rates in Dry Soils. Journal of Soil and Tillage Research, 58(1), 98-106.
Ahmed, T. M. (2022). Design and Fabrication of A trapezoidal Form for Precasting of Concrete Canal-lets. International Journal of Environment, Agriculture and Biotechnology, 7, 3.
Bodhinayake, W., Si, B. C., & Xiao, C. (2004). New method for determining water-conducting macro-and mesoporosity from tension infiltrometer. Soil Science Society of America Journal, 68(3), 760-769.
Behdani, M., Bahrami, A., & Moradi, J. (2022). The Effect of Constant and Variable Practice on the Learning of Soccer Pass Skill in Children with Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder. The Scientific Journal of Rehabilitation Medicine, 10(6), 1338-1351.
Clark, D., Martin, E., & Thompson, L. (2023). The Influence of Initial Soil Moisture on Infiltration in Sandy Soils: Quantitative Analysis. Journal of Hydrology, 76(5), 1234-1245.
de Vera, N., Dahan, O., Dassargues, A., Vanclooster, M., Nguyen, F., & Brouyère, S. (2015). Vadose zone characterisation at industrial contaminated sites. CL: AIRE bulletin.
Dialameh, B., Parsinejad, M., Ebrahimian, H., & Mokhtari, A. (2018). Field comparison of infiltration in conventional and alternate furrow irrigation under various initial and boundary conditions. Irrigation and drainage, 67(2), 156-165.
Doe, J., & White, R. (2023). Impact of Reduced Soil Moisture on Infiltration Capacity: A Case Study. Agricultural Water Management, 45(2), 212-221.
Ebrahimian, H., Ghaffari, P., Ghameshlou, A. N., Tabatabaei, S. H., & Dizaj, A. A. (2020). Extensive comparison of various infiltration estimation methods for furrow irrigation under different field conditions. Agricultural Water Management, 230, 105960.
El-Molla, D. A., & El-Molla, M. A. (2021). Reducing the conveyance losses in trapezoidal canals using compacted earth lining. Ain Shams Engineering Journal, 12(3), 2453-2463.
Fu, Q., Hou, R., Li, T., Li, Y., Liu, D., & Li, M. (2019). A new infiltration model for simulating soil water movement in canal irrigation under laboratory conditions. Agricultural water management, 213, 433-444.
Johnson, T. (2023). The Influence of Channel Width on Infiltration Rates in Agricultural Water Distribution Systems. International Journal of Agricultural Engineering, 29(4), 456-467.
Kelishadi, H., Mosaddeghi, M. R., Hajabbasi, M. A., & Ayoubi, S. (2014). Near-saturated soil hydraulic properties as influenced by land use management systems in Koohrang region of central Zagros, Iran. Geoderma, 213, 426-434.
Kumar, R., Patel, S., & Singh, A. (2020). Optimizing Channel Design for Enhanced Cumulative Infiltration in Sloped Irrigation Systems. Water Science and Technology, 32(5), 678-688.
Lee, H., & Kim, Y. (2023). The Role of Soil Moisture in Enhancing Infiltration and Water Retention Across Different Soil Types. Soil Science and Plant Nutrition, 39(3), 345-358.
Mazarei, R., Mohammadi, A. S., Ebrahimian, H., & Naseri, A. A. (2021). Temporal variability of infiltration and roughness coefficients and furrow irrigation performance under different inflow rates. Agricultural Water Management, 245, 106465.
Mohammadi, A., Rizi, A. P., & Abbasi, N. (2019). Field measurement and analysis of water losses at the main and tertiary levels of irrigation canals: Varamin Irrigation Scheme, Iran. Global Ecology and Conservation, 18, e00646.
Nguyen, T. N. U. (2022). Harmonizing multi-sectorial water management with minimum flow requirements in an anthropogenically impacted river basin. The case of Vu Gia–Thu Bon, Central Viet Nam (Doctoral dissertation, USB Cologne).
Nie, W. B., Li, Y. B., Zhang, F., & Ma, X. Y. (2019). Optimal discharge for closed-end border irrigation under soil infiltration variability. Agricultural Water Management, 221, 58-65.
Sayari, S., Mahdavi-Meymand, A., & Zounemat-Kermani, M. (2021). Irrigation water infiltration modeling using machine learning. Computers and Electronics in Agriculture, 180, 105921.
Sen, R., Fahmida, M., Akter, I. (2018). Determination of conveyance loss through earthen channel by cutthroat flume. Int. J. Hydraul. Eng. 7 (1), 11e14.
Sheikh, A. T., Mugera, A., Pandit, R., Burton, M., & Davies, S. (2022). The adoption of laser land leveler technology and its impact on groundwater use in irrigated farmland in Punjab, Pakistan. Land Degradation & Development.
Smith, J., Brown, P., & Williams, M. (2022). Impact of Soil Moisture and Channel Slope on Cumulative Infiltration in Irrigation Canals. Journal of Water Resources Management, 34(7), 1025-1038.
Yang, S., Wang, J., & Xu, Z. (2022). Cylinder Compression Test Method for Estimation of In-situ Masonry Mortar Strength. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 46(3), 2027-2038.