علوم آب و خاک

انتخاب یک معادله زهکشی با دقت قابل‌قبول همواره چالش اصلی طراحان برای طراحی سامانه‌های زهکش زیر‌زمینی است. در این پژوهش برای تخمین شدت روزانه و تجمعی زهاب خروجی از مزرعه‌ای واقع در کشت و صنعت امام خمینی (ره) ، از هفت معادله جریان همگام زهکشی شامل معادلات هوخهات، ارنست، کرکهام و داگان که در سالیان گذشته بسط داده ‌شده‌اند و معادلات میشرا و سینگ هناین و یوسفی و همکاران که جدیداً توسعه یافتند، استفاده شد. نتایج ارزیابی عملکرد معادلات زهکشی نشان داد که معادله هوخهات با شاخص‌های آماری P-valu، RMSE،²R و درصد خطای براورد شدت تجمعی زهکشی به‌ترتیب برابر با 0/9501، 1/49 (میلی‌متر بر روز)، 0/80 و 0/19- درصد دارای بیشترین دقت در پیش‌بینی شدت‌جریان زهکشی و معادله ارنست با 0/1000، 2/46 (میلی‌متر بر روز)، 0/34 و 16/98 درصد، دارای کمترین دقت در پیش‌بینی شدت‌جریان زهکشی است. همچنین از بین معادلات جدیداً توسعه‌یافته، تنها معادله یوسفی و همکاران با دقت نسبتاً خوبی، شدت‌جریان خروجی از زهکش را پیش‌بینی کرد و در اولویت دوم بعد از معادله هوخهات قرار گرفت. سایر معادلات نیز عملکرد نامطلوبی را نشان دادند. از این‌رو، با انتخاب مناسب شدت‌جریان زهکشی، می‌توان معادله هوخهات را برای طراحی فاصله زهکش‌ها در خاک‌های با بافت متوسط تا سنگین نظیر کشت و صنعت‌های نیشکر خوزستان، پیشنهاد کرد.

در مزارعی که زهکش¬های زیرزمینی در عمق زیاد نصب شده¬اند نظیر کشت و صنعت¬های خوزستان، با مدیریت آب و کود در سطح مزرعه می¬توان، کارایی مصرف آب را افزایش و همچنین حجم زه¬آب خروجی و تلفات کودی و سایر آلاینده¬ها را کاهش داد. در این پژوهش از یک مدل جامع شبیه¬سازی چرخه آب و دینامیک نیتروژن در زمین¬های کشاورزی تحت پوشش سیستم¬های زهکشی با استفاده از رویکرد پویایی سیستم، برای شبیه¬سازی سناریوهای مختلف مدیریت آب آبیاری و کود استفاده شد. به‌منظور کاهش آب مصرفی و کاهش تلفات کود اوره در یکی از مزارع کشت و صنعت امام خمینی، پنج سناریوی مختلف مدل¬سازی شامل چهار سناریوی مدیریت آب آبیاری به میزان 5، 10، 15 و 20 درصد کاهش در مقدار آب آبیاری (I1، I2، I3 و I4) نسبت به وضعیت موجود آبیاری در این کشت و صنعت (I0)، و یک سناریوی مدیریت توأم آب و کود (20 درصد کاهش مقدار آب آبیاری و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره، I4F) برای شبیه¬سازی و مقایسه حجم زه¬آب تولیدی، تلفات نیترات و آمونیوم توسط سیستم زهکشی و میزان نیتروژن باقیمانده در خاک اجرا شد. نتایج مدل¬سازی نشان داد که سناریو I4F، باعث کاهش شدت زهکشی تجمعی، تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زه‌آب، مجموع تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زه‌آب و تلفات تجمعی نیترات¬زدایی به‌ترتیب برابر با 31، 70، 71، 70، و 85 درصد می¬شود که علاوه بر آن¬که باعث صرفه¬جویی در آب و کود مصرفی می¬شود، باعث کاهش مؤثر در آلودگی محیط زیست می¬شود. بنابراین، سناریوی I4F (آبیاری به مقدار 2656 میلی¬متر برای شش ماه و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره) برای نیشکر در کشت و صنعت نیشکر امام خمینی توصیه می¬شود.