آبیاری سنترپیوت یکی از سیستم های متداول در آبیاری بارانی است. به منظور طراحی دقیق، ارزیابی و مدیریت سیستم های آبیاری سنترپیوت یک مدل جدید و برنامه رایانه ای جهت محاسبه عمق آب پخش شده و ضریب یکنواختی پخش آب تهیه شد. این مدل از الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد به عنوان ورودی استفاده نموده و الگوی توزیع آب سراسری سیستم آبیاری سنترپیوت را پیش بینی می نماید. بدین منظور یک شبکه مربعی استاتیکی برای زمین تحت پوشش سیستم و یک شبکه دینامیکی برای الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد در نظر گرفته شد. شبکه استاتیکی از تقسیم کل زمین تحت پوشش سیستم سنترپیوت به قطعات مربعی و تشکیل یک شبکه ساکن منطبق بر کل زمین حاصل گردید. با منظور نمودن حرکت شبکه دینامیکی بر روی شبکه استاتیکی و با لحاظ نمودن شدت پخش آب هر جزء از شبکه دینامیکی بر روی اجزای شبکه استاتیکی برای تمام اسپری نازل ها و مد نظر قرار دادن هم پوشانی بین آنها، مقادیر آب جمع شده در اجزای شبکه استاتیکی تعیین شد. خروجی های مدل عمق آب دریافت شده در سراسر شبکه زمین تحت آبیاری و ضریب یکنواختی پخش آب (شعاعی، منطبق بر مسیر حرکت و سراسری) می باشند. به منظور صحت سنجی و ارزیابی دقت مدل آزمایش های میدانی در شرایط واقعی انجام گردید و مدل برای همان شرایط اجرا شد. از مدل پیشنهادی جهت بررسی اثر باد بر یکنواختی پخش آب نیز استفاده گردید. با هدف توسعه کاربرد مدل برای شرایطی که الگوی توزیع آب واقعی اسپری نازل منفرد برای سرعت ها و جهت های مختلف باد موجود نیست، مدلی نیمه تجربی برای شبیه سازی الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد تهیه گردید تا به مدل اصلی سنترپیوت مرتبط گردد و خروجی آن به عنوان ورودی مدل اصلی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل اهمیت تلفات بادبردگی و تبخیر در سیستم های آبیاری بارانی یک مدل جدید جهت پیش بینی میزان تلفات بادبردگی و تبخیر برای اسپری نازل های سنترپیوت استخراج گردید. با مقایسه نتایج حاصل از آزمایش ها و پیش بینی های مدل هایالگوی توزیع اسپری نازل منفرد و تلفات تبخیر و بادبردگی، دقت بالای مدل ها محرز گردید. مدل سنترپیوت در حالات مختلف بهره برداری و برای شرایط مختلف باد اجرا شد. با مقایسه نتایج شبیه سازی های مدل با مشاهدات واقعی، مقادیر میانگین مطلق خطا و جذر میانگین مربعات خطا برای اسپری نازل نلسون r3000 به ترتیب برابر 0/897 و 0/116 میلی متر و برای اسپری نازل سنینگر ldn به ترتیب برابر 1/016 و 0/051 میلی متر حاصل شد که بیان گر دقت قابل قبول مدل بود.

استفاده از سیستم های نوین آبیاری از جمله سیستم آبیاری بارانی سنترپیوت در سراسر دنیا رو به گسترش بوده و مطالعه مشکلات و ایرادات کاربرد این سیستم ها و رفع آن ها، یکی از موضوعات اساسی در حیطه مهندسی آبیاری می باشد. در این پژوهش، اثرات نوع آبپاش ها، نصب تنظیم کننده های فشار، سرعت و جهت وزش باد و توپوگرافی اراضی روی یکنواختی پخش آب در سیستم آبیاری بارانی سنترپیوت مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، آزمایش های میدانی مطابق استانداردهای 1/436asae s و 11545iso- روی دستگاه آبیاری سنترپیوت متعلق به دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام گردید. آزمایش های میدانی با چینش ظروف جمع آوری آب به صورت زوج ردیف در امتداد لوله لترال سنترپیوت، با دو آرایش متفاوت آبپاش روی لترال در سرعت های مختلف دوران دستگاه، با سه تکرار در مسیرهای مختلف و در شرایط آب و هوایی متفاوت انجام پذیرفت: 1- آرایش اول با آبپاش های اسپری نازل موجود روی سیستم با مارک های تجاری کشت گستر، نلسون 3000r و سنینگر ldn (در دو مسیر سربالائی و با ارتفاع متوسط با سرعت 60% حداکثر سرعت دوران)، 2- آرایش دوم با نصب آبپاش های اسپری نازل جدید با مارک تجاری سنینگر ldn و نصب تنظیم کننده های فشار در ورودی هر آبپاش (در سه مسیر سربالائی، با ارتفاع متوسط و سرازیری با سرعت های 30% و 60% حداکثر سرعت دوران)؛ در حداکثر سرعت حرکت، دستگاه مورد مطالعه در مدت 05/10 ساعت یک دور کامل انجام می داد. با اتمام هر یک از آزمایش ها، میزان حجم آب جمع شده در تمامی ظروف جمع آوری آب اندازه گیری و ثبت شد. سپس متوسط عمق آب رسیده به کل ظروف، یکنواختی پخش آب و درصد تلفات تبخیر و بادبردگی با استفاده از روابط مربوطه تعیین گردید؛ نتایج حاصل از بررسی تأثیر عوامل مختلف روی پارامترهای ذکر شده، نشان داد که اصلی ترین عامل تغییر این پارامترها در عملکرد سیستم های آبیاری بارانی، وزش باد می باشد در حالی که جهت وزش باد تأثیری روی آن ها نشان نداد. بررسی اثر نصب یا عدم نصب تنظیم کننده های فشار نشان داد که آبپاش های دارای تنظیم کننده فشار، با پخش یکنواخت تر آب در توپوگرافی های مختلف باعث افزایش یکنواختی پخش آب می شوند. انجام آزمایش ها در سرعت های مختلف دوران دستگاه سنترپیوت نشان داد که تغییر روی سرعت دستگاه، تأثیری روی یکنواختی پخش آب ندارد و این عامل تنها روی متوسط عمق آب رسیده به سطح زمین موثر می باشد. همچنین انجام آزمایش ها در جهت های مختلف دوران دستگاه نشان داد که دوران دستگاه در جهت ساعتگرد یا پادساعتگرد، تأثیری روی متوسط عمق آب رسیده و یکنواختی پخش آب ندارد. نصب آبپاش های مختلف در آرایش اول نشان داد که آبپاش های اسپری نازل نلسون 3000r با صفحه چرخان عملکرد بهتری نسبت به آبپاش های اسپری نازل سنینگر ldn با صفحه ثابت دارند و عملکرد آبپاش های کشت گستر، ضعیف تر از دو نوع دیگر آبپاش ها می باشد. در حالت کلی در آرایش دوم آبپاش ها، متوسط یکنواختی پخش آب برای آزمایش های مختلف برابر 57/78% حاصل گردید که عملکرد بهتری نسبت به آرایش اول آبپاش ها با متوسط یکنواختی پخش 64/58% داشت. همچنین با اندازه گیری دبی خروجی از آبپاش های آرایش دوم و مقایسه آن با حجم آب رسیده به سطح زمین در طول کل لترال، معادله ای برای پیش بینی تلفات تبخیر و بادبردگی با ضریب تبیین 855/0، جذر میانگین مربعات خطا 192/0 و میانگین مطلق خطا 625/2 درصد پیشنهاد گردید.

در این تحقیق ارتباط یک بازه 19 کیلومتری از رودخانه شهرچای با آبخوان دشت ارومیه در طول سالهای آبی 84-83 تا 88-87 مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از داده های 85 حلقه پیزومتر موجود در دشت ارومیه، تراز آب زیرزمینی دشت ارومیه و در نزدیکی رودخانه شهرچای بدست آمد. با بررسی مسیر رودخانه در روی منحنی های تراز آب زیرزمینی، مشخص شد که رودخانه در اکثر مناطق خود رفتار متقابلی به لحاظ تغذیه و تخلیه آب زیرزمینی دارد، بطوری که رودخانه در داخل شهر ارومیه بیشتر نقش زهکشی آب زیرزمینی، در اواسط بازه مطالعاتی رودخانه نقش تغذیه آب زیرزمینی و در انتهای خود و نزدیکی دریاچه ارومیه در برخی مواقع نقش تخلیه و در مواقع دیگر تغذیه آبهای زیرزمینی را بر عهده دارد. پس از مشخص شدن رفتار رودخانه در قبال آب زیرزمینی، میزان تبادل آبی بین رودخانه و آبخوان دشت در فاصله یک کیومتری از طرفین رودخانه پس از ایجاد 19 شبکه مربعی شکل به ابعاد یک کیلومتر، با استفاده از قانون دارسی در هریک از ماه های دوره 5 ساله مورد مطالعه بصورت جداگانه محاسبه گردید. با جمع کردن حجم تبادل آب بین ساحل چپ و راست رودخانه، میزان تغذیه یا تخلیه آب زیرزمینی در هر شبکه بدست آمد. در نهایت پس از محاسبه میزان تبادل آبی در هریک از سالهای آبی، مشخص شد که در این دوره 5 ساله، رودخانه به میزان 1511508 متر مکعب، آب زیرزمینی را تغذیه کرده است.

غالباًطراحی و برنامه ریزی آبیاری قطره ای بدون آگاهی کافی از توزیع رطوبت در خاک انجام می گیرد که در نتیجه به طراحی وبرنامه ریزی صحیح ختم نمی شود. فاصله بین خروجی ها روی لوله آبده و فاصله لوله های آبده از یکدیگر بایستی براساس قطر خاک مرطوب شده توسط گسیلنده ها تعیین شوند. مدت آبیاری نیز بستگی به سرعت پیشروی جبهه رطوبتی در محدوده توسعه ریشه گیاه دارد. لذا در یک طرح آبیاری قطره ای تعداد خروجی، شدت جریان و مدت آبیاری بایستی طوری در نظرگرفته شود که حجم خاک مرطوب شده تا حدممکن به حجم ریشه محصول منطبق شود. با توجه به اینکه خاک های زراعی در اثر شخم و عملیات زراعی به دولایه با چگالی متفاوت تبدیل می شوند، به طوریکه لایه بالایی بافتی سبکتر نسبت به لایه پایینی دارا می باشد. در این مطالعه گسترش جبهه رطوبتی در خاک دولایه مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های صحرایی به منظور تعیین پیشروی جبهه رطوبتی در آبیاری قطره ای تحت منبع خطی و نقطه ای در خاک دولایه، در اراضی تحقیقاتی کرکج متعلق به دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام گردید. به منظور بررسی اثر زمان آبیاری و حجم آب وارد شده به خاک بر روی گسترش افقی و عمودی جبهه رطوبتی، آزمایش ها در چهار زمان 1، 3، 5 و 7 ساعت در خاک دو لایه انجام گردید. نتایج نشان داد که با افزایش زمان آبیاری، پیشروی افقی و عمودی جبهه رطوبتی افزایش می یابد اما بعد از گذشت 5 ساعت ابعاد جبهه رطوبتی تغییر چندانی نشان نداد. در لایه دوم به دلیل بافت سنگین آن گسترش پیاز رطوبتی بسیار کند بوده و تنها مقدار رطوبت در آن افزایش می یابد. همچنینبا کاربرد مدل هایدروس دو بعدی اقدام به شبیه سازی آزمایش های انجام یافته در شرایط مشابه گردید. مقایسه نتایج حاصل از آزمایش-های صحرایی با شبیه سازی عددی دو بعدی مدل هایدروس تطابق رضایت بخش شبیه سازی ها با مشاهدات را نشان داد. بر اساس نتایج حاصل نتیجه گرفته شد که دقت مدل هایدروس در شبیه سازی جبهه رطوبتی در خاک دو لایه زمانی که آب به لایه دوم رسیده باشد کاهش می یابد.

آب مورد استفاده در آبیاری عموماً حاوی مقادیری از مواد معلق آلی، معدنی، ذرات شن و ... میباشد.اگر آب آبیاری بدون حذف این مواد، در سیستمهای آبیاری قطرهای مورد استفاده قرار گیرد، گرفتگی قطره چکانها و کاهش عملکرد این سیستمها را به دنبال خواهد داشت. تصفیه فیزیکی و نگهداشت بخشی ازمواد معلق در آب آبیاری بر عهده فیلترهای شنی میباشد. این فیلترها عبارتند از مخازن تحت فشار حاوی لایههای شن با اندازههای مختلف که با عبور آب، مواد زاید موجود در آن در محیط شن )متخلخل( به دام افتاده و از آب جدا میشوند. تحلیل حرکت آب در محیطهای متخلخل لایههای شن میتواند به طراحی و ساخت، ارزیابی و بهرهبرداری هرچه بهتر این فیلترها کمک کند. نرم افزار فلوئنت از نرم افزارهای متداول در زمینه مدلسازی جریان سیال در انواع محیطها میباشد. در این پژوهش ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی فیلتر شن حاوی لایههای شن با اندازه ذرات مشخص و دانه بندی استاندارد و تجهیزات راه اندازی نصب و با برقراری جریان با دبیهای مشخص، به اندازهگیری مشخصات جریان در طول محیط شن از جمله افت فشار در نقاط مختلف محیط شن اقدام گردید. سپس در نرم افزار فلوئنت شن موجود در فیلتر شنی به عنوان محیط متخلخل معرفی و جریان آب مشابه با دبیهای مورد استفاده در آزمایشهای عملی شبیهسازی شد. با مقایسه آماری نتایج شبیه سازیها با آزمایشهای عملی دقت نرم افزار مذکور در این زمینه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که rmse برای تمامی دبیهای اعمال شده مقدار کمی نداشته و r نیز برای تمامی دبیهای اعمال شده بالا بوده که بیانگر دقت بالای مدل و کم بودن خطا میباشد. نتایج نشان داد با افزایش دبی میزان افت فشار نیز افزایش مییابد و بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش توصیه میشود تا در ساخت فیلترهای شنی استانداردهای ذکر شده توسط محققان رعایت شود.

از بین روش های تجربی متعدد ارائه شده برای محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع، در سال 1990 از سوی کمسیون بین المللی آبیاری و زهکشی (icid) و سازمان خوار و بار جهانی (fao) روش فائو پنمن- مونتیث به عنوان روش استاندارد برای محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع پیشنهاد شده است. عوامل بسیار زیادی در تعیین تبخیر و تعرق دخیل هستند که از جمله این موارد می توان به سرعت باد اشاره نمود. با افزایش سرعت باد، میزان تبخیر و تعرق و به تبع آن، نیاز آبی گیاه افزایش می یابد. در بیشتر مدل های برآورد نیاز آبی، سرعت متوسط باد برای تخمین تبخیروتعرق مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به این که باد یک عامل احتمالاتی است و روند تغییرات نیازآبی با تغییرات باد خطی نمی باشد، استفاده از مقادیر متوسط، از دقت و اطمینان کافی برخوردار نمی-باشد. دراین تحقیق به منظور بررسی اثر باد، ابتدا تحلیل آماری- احتمالاتی سرعت باد با استفاده از توزیع های احتمالاتی رایج انجام گرفت. سپس بهترین مدل پیش بینی باد شناسایی شد و در نهایت با استفاده از مقادیر حاصل شده از تحلیل های آماری- احتمالاتی و کاربرد معادله فائو پنمن- مونتیث، نیاز آبی گیاه محاسبه گردید و اثر سرعت باد با احتمالات مختلف، روی مقادیر آب مورد نیاز مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج به دست آمده از رابطه پنمن مونتیث فائو نشان داد، استفاده از مقادیر حاصل از سطوح احتمالات وقوع مختلف برای سرعت باد برای تعیین میزان تبخیر و تعرق، تاثیر بسیار اندکی در مقادیر تبخیر و تعرق به دست آمده داشت به گونه ای که بیشترین اختلاف میزان تبخیر و تعرق بین سطوح احتمالات وقوع 50% و 65% برای سرعت باد، به اندازه 187/0 میلی متر معادل 74/2 درصد در ده روز بیست و چهارم از سال میلادی (دهه سوم ماه آگوست همزمان با دهه اول شهریور ماه) به دست آمد (با مقدار میانگین 08/0 معادل 5/2 درصد) و برای سطوح احتمالات وقوع 50% و 80% ، اختلافی به اندازه 403/0 معادل 89/5 درصد در میزان تبخیر و تعرق مربوط به همان دهه از سال میلادی وجود داشت (با مقدار میانگین 18/0 معادل 4/5 درصد). در این تحقیق از اطلاعات ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک تبریز واقع در فرودگاه تبریز در طول جغرافیایی 46 درجه و 17 دقیقه شرقی و عرض 38 درجه و 41 دقیقه شمالی با ارتفاع 1361 متر از سطح دریا و در شمال غرب ایران استفاده شده است.