عنوان

شبیه‌سازی زمانی پروفیل رطوبت خاک تحت منبع نقطه‌ای با استفاده از مدل‌سازی شبکه منفذی (پورنتورک)

Number

‭۱۲۸۲۸پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

شبیه‌سازی زمانی پروفیل رطوبت خاک تحت منبع نقطه‌ای با استفاده از مدل‌سازی شبکه منفذی (پورنتورک)

First Statement of Responsibility

/سعید صمدیان فرد

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشکده کشاورزی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۵۰‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

در رشته مهندسی کشاورزی، گرایش آبیاری و زهکشی

Date of degree

‮‭۱۳۹۳/۰۳/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

در سیستم‌های جریان دوفازه نظیر جریان آب و هوا در محیط متخلخل، مشخصات جریان به توزیع مکانی فازها در فضای منفذی بستگی دارد .در مقیاس منفذی، توزیع فازها توسط نیروهای کاپیلاری که به توزیع منافذ، کشش سطحی و مقدار خیس شدگی بستگی دارد، کنترل می‌شوند .به همین دلیل، رابطه بین فشار کاپیلاری و درجه اشباع در شبیه‌سازی جریان آب در محیط متخلخل اهمیت زیادی دارد .در این راستا، مدل‌های شبکه منفذی می‌توانند نقش حائز اهمیتی در پیش‌بینی رابطه فشار کاپیلاری و درجه اشباع داشته باشند .در مطالعه حاضر، نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی شبکه منفذی که فضاهای خالی خاک را به وسیله شبکه‌ای از جسم‌های منفذی متصل شده با مجاری منفذی، نمایش می‌دهد، برای محاسبه رابطه ماکروسکوپیک فشار کاپیلاری و درجه اشباع استفاده گردیده است .سپس با استفاده از کاربرد رابطه حاصل از مدل‌سازی شبکه منفذی در حل عددی معادله دیفرانسیلی ریچاردز با استفاده از تکنیک تفاضلات محدود) روش الف(، پیشروی پروفیل رطوبتی خاک در آبیاری قطره‌ای شبیه‌سازی شده است .همچنین، پیشروی پروفیل رطوبتی حاصل از آبیاری قطره ای در یک تانک آزمایشگاهی حاوی خاک شنی در سه دبی‮‭۲‬ ، ‮‭۴‬ و ‮‭۶‬ لیتر بر ساعت و زمان‌های‮‭۲۰‬ ،‮‭۴۰‬ ، ... و ‮‭۳۶۰‬ دقیقه از شروع آبیاری مورد بررسی قرار گرفت .عملکرد مدل‌سازی شبکه‌منفذی با مقایسه پیشروی پروفیل رطوبتی شبیه‌سازی شده با نتایج آزمایشگاهی و شبیه‌سازی شده توسط نرم‌افزار هایدورس) روش ب (مورد ارزیابی قرار گرفت .نتایج حاصل از مقایسه داده‌های آزمایشگاهی با داده‌های پیش‌بینی شده با استفاده از پارامترهای آماری نشان دادند که مدل شبکه منفذی در هر سه دبی مذکور دقت بیشتری نسبت به نرم‌افزار هایدروس در برآورد عمق پروفیل رطوبتی دارد .به استثنای آزمایش مربوط به کاربرد دبی ‮‭۲‬ لیتر بر ساعت، روند مشاهده شده در برآورد عمق پروفیل رطوبتی در خصوص شعاع پروفیل رطوبتی از قطره‌چکان نیز صادق بوده و مدل شبکه منفذی خطای به مراتب کمتری نسبت به نرم‌افزار هایدروس در پیش‌بینی شعاع پروفیل رطوبتی نشان داد .در شبیه‌سازی زمانی پروفیل رطوبتی، حجم قابل توجهی از خاک تحت تاثیر منبع نقطه‌ای قرار می‌گیرد و عملا شبیه‌سازی حرکت آب در ابعاد ماکرو توسط مدل‌های منفذ مقیاس ممکن نمی‌باشد .یک راه‌حل مناسب که در این پژوهش پیشنهاد گردیده است، تقسیم ستون قائم در زیر منبع نقطه‌ای توسط سلول‌های منفذی به فضاهای کوچکتر است، به صورتی که بتوان برای هر سلول مدل شبکه منفذی را به کار برد .به عبارت دیگر این فضا متشکل از یک سری شبکه‌های منفذی که به صورت قائم روی هم قرار گرفته‌اند، می‌باشد .سطح فوقانی هر شبکه منفذی به عنوان مرز تغذیه و سطح پایینی به عنوان مرز زهکشی در نظر گرفته می‌شود .نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها در حالت مدل‌سازی شبکه منفذی به صورت ستونی نشان داد که در تمام دبی‌ها، اعم از‮‭۴‬ ، ‮‭۲‬و ‮‭۶‬ لیتر بر ساعت، مدل شبکه منفذی ستونی با داشتن جذر میانگین مربعات خطای کمتر و ضریب تطبیق بالاتر در مقایسه با نتایج به دست آمده از روش‌های الف و ب عمق پروفیل رطوبتی را با دقت بالاتری شبیه‌سازی کرده است .به عبارت دیگر می‌توان چنین بیان کرد که اتصال سلول‌های شبکه منفذی و ایجاد شبکه منفذی ستونی باعث افزایش دقت شبیه‌سازی‌ها در مقایسه با روش الف شده است

Text of Note

1, the column pore network model in comparison with obtained results from the procedures a and b, by less values of root mean squared error and higher values of index of agreements predicted the depth of soil moisture profile precisely. It can be concluded that connecting pore network cells and creating column pore network model have increased the simulation precision in comparison with the procedure a - dependent soil moisture profile, a notable portion of soil volume is being influenced by the point source and simulation of water flow in such a macro scale volume using pore scale models is not possible. So an alternative solution, which is recommended in the current research, is dividing the vertical column below the point source by using pore cells to small volumes, wherein pore network models can be applied for each cell. In other words, the mentioned space consists of vertically based pore networks cells. The upper and bottom surfaces of each pore network cell are considered as water inflow and drainage boundaries, respectively. The results of simulations for the established column pore networks showed that at the all discharge rates of 2, 4 and 6 L.h-mentioned discharge rates had higher precision in comparison to HYDRUS software estimates of wetted patterns depth. With the exception of the experiment with discharge rate of 2 L.h1, the observed trend in wetted patterns depth was similar to the trend in estimation of wetted patterns radius and pore network model showed less error in comparison to HYDRUS software in estimation of wetted patterns radius. In simulating time -1 and different application time intervals of 20, 40, and 360 min. The performance of pore network model was evaluated by comparing the simulated wetting patterns with those of observed and simulated by HUDRUS software (procedure b). The results of the current research showed that the pore network model for each of the above-saturation relationship. In the present study, numerical results from a dynamic pore network model which represents the void spaces of an unsaturated soil by a lattice of pores connected by throats were used to determine macroscopic relationships between capillary pressure and fluid saturations. Then by applying the resulted relationship from the pore network modeling in solving the partial differential Richards' equation using finite difference scheme (procedure a), wetting patterns of drip irrigation have been simulated. Also, soil wetting patterns resulted from drip irrigation were investigated in laboratory experiments in a sandy soil with three dripper discharges rates of 2, 4 and 6 L.h- In multiphase flow systems of two immiscible fluids like air and water in a porous medium, e.g. an unsaturated soil, the flow properties depend on the amount and the spatial distribution of the phases within the pore spaces. At the pore scale, the phase distribution is controlled by the capillary forces depending on the pore size, surface tension, and wettability. For that reason, the relationship between the capillary pressure and liquid saturation is of high importance for the simulation of water flow in unsaturated soils. In this regard, dynamic pore network models can play a valuable role in predicting capillary pressure

صمدیان فرد، سعید

صدرالدینی، علی اشرف، استاد راهنما

ناظمی، امیر حسین، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی