تاثیر توأم روش عددی و گام زمانی در محاسبة تبخیر- تعرق واقعی گیاه در شرایط تنش آبی

آب و خاک

مقاله 1، دوره 29، شماره 4، آبان 1394، صفحه 776-786   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.20585

نویسنده

بیژن قهرمان^*

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

برای مدل سازی هیدرولوژیکی و مدیریت آب آبیاری، به محاسبه ی تبخیر- تعرق واقعی گیاه در شرایط تنش نیاز می‌باشد. تبخیر- تعرق واقعی به برآورد نمایه ی تنش آبی و رطوبت خاک در ناحیه ی ریشه بستگی دارد که خود با روش‌های عددی و گام زمانی استفاده شده تغییر می کند. در بازه های زمانی تخلیه ی رطوبت خاک که آبیاری یا بارندگی وجود ندارد، تبخیر- تعرق واقعی گیاه را می توان با روش تحلیلی و گونه هایی از روش-های عددی محاسبه کرد. ما نتایج چندین روش عددی متداول (اولر صریح، اولر ضمنی، اولر تصحیح شده، نقطه ی میانی، هون مرتبه‌ی سوم) را با نتایج روش تحلیلی به عنوان مبنا مقایسه کردیم. سه نوع بافت خاک کلی سبک، متوسط و سنگین و سه دسته کلی گیاه حساس، متوسط و مقاوم در دشت نیشابور درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با تداوم تنش در یک گام زمانی، خطاهای نسبی تبخیر- تعرق محاسبه شده با روش های عددی مستقل از رطوبت اولیه ی خاک است. مقادیر مطلق خطاهای تبخیر- تعرق واقعی گیاه با افزایش گام های زمانی پشت سر هم کاهش می یابد، که می-تواند پایداری عددی شبیه سازی متوالی بیلان آب خاک را تضمین کند. از نقطه نظر کاربردی برای کلیه ی ترکیبات نوع خاک و گیاه، روش اولر ضمنی به دلیل استواری در نتایج و روش هون مرتبه ی سوم به دلیل حداکثر خطای نسبی کم تر پیشنهاد می شود.

کلیدواژه‌ها

بیلان آب خاک؛ پایداری روش های عددی؛ تخلیه ی رطوبت خاک؛ نمایه ی تنش آبی

مراجع

1- Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., and Smith M. 1998. Crop evapotranspiration –Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Food and Agriculture Organization of the United Nations: Rome, Italy. ISBN 92-5-104219-5. Online at http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm

2- Annandale J.G., Benade N., Jovanovic N.Z., Steyn J.M., Du Sautoy N., and Marais D. 1999. Facilitating Irrigation Scheduling by Means of the Soil Water Balance Model, Water Research Commission Report No. 753/1/99, Pretoria, South Africa.

3- Cesanelli A., and Guarracino L. 2009. Estimation of actual evapotranspiration by numerical modeling of water flow in the unsaturated zone: a case study in Buenos Aires, Argentina. Hydrogeology Journal, 17: 299-306.

4- Cesanelli A., and Guarracino L. 2011. Numerical modeling of actual evapotranspiration of a coffee crop. Scientica Agricola (Piracicaba, Brazil), 68(4): 395-399.

5- Chapra S.S., and Canale R.P. 2005. Numerical Methods for Engineers. Tata McGrawHill Book Company.

6- Higham N.J. 1996. Accuracy and stability of numerical algorithms, Society of Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 1996. ISBN 0-89871-355-2

7- Jensen M.E., Robb D.C.N., and Fanzoy C.E. 1970. Scheduling irrigation using climate- crop- soil data. Journal of the Irrigation and Drainage Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers 96: 25-28.

8- Jovanovic N., and Israel S. 2012. Critical Review of Methods for the Estimation of Actual Evapotranspiration in Hydrological Models, Evapotranspiration - Remote Sensing and Modeling, Ayse Irmak (Ed.), ISBN: 978-953-307-808-3, InTech, Available from:

9- http://www.intechopen.com/books/evapotranspiration-remote-sensing-and-modeling/critical-review-of-methods-for-the-estimation-of-actual-evapotranspiration-in-hydrological-models

10- Moazenzadeh R. 2013. Monitoring Hydrologic System of Neishabour Watershed using Remote Sensing Technique. PhD Dissertation. Water Engineering Department, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (in Persian with English abstract)

11- Muralidharan D., and Knapp K.C. 2009. Spatial dynamics of water management in irrigated agriculture. Water Resources Research, 45: W05411. DOI: 10.1029/2007WR006756.

12- Poulovassilis A., Anadranistaki M., Liakatas A., Alexandris S., and Kerkides P. 2001. Semi- empirical approach for estimating actual evapotranspiration in Greece. Agricultural Water Manegement, 51: 143-152.

13- Rao N.H., Sarma P.B.S., and Chander, S. 1988. Irrigation scheduling under a limited water supply. Agricultural Water Management, 15: 165-175.

14- Shafiei M. 2009. Modeling of surface water balance by using SWAT model and GIS tool in Neyshabour watershed. MSc Thesis. Water Engineering Department, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (in Persian with English abstract).

15- Shang S. 2012. Calculating actual crop evapotranspiration under soil water stress conditions with appropriate numerical methods and time step. Hydrological Processes, 26: 3338–3343. DOI: 10.1002/hyp.8405

16- Shang S.H., and Mao X.M. 2006. Application of a simulation based optimization model for winter wheat irrigation scheduling in Nort China. Agricultural Water Management, 85: 314-322.

17- Zhang L., Dawes W.R., and Walker G.R. 2001. The Response of Mean Annual Evapotranspiration to Vegetation Changes at Catchment Scale. Water Resources Research, 37: 701-708.