درحال بارگذاری ....
به هایپرتمپ خوش آمدید.وارد یا عضو شوید کاربرگرامی شما اکنون در مسیر زیر قرار دارید : استفاده از روشهاي زمين آماري در تعيين نياز آبي چغند رقند

استفاده از روشهاي زمين آماري در تعيين نياز آبي چغند رقند

تاریخ ارسال پست:
سه شنبه 31 شهريور 1394
نویسنده:
nevisandeh
تعداد بازدید:
384

استفاده از روشهاي زمين آماري در تعيين نياز آبي چغند رقند

در استان تهران 1

Determination of sugar beet water requirement in Tehran province

using geostatistics methods

مهدي شهابي فر 2 ، مهدي كوچ كزاده 3 ، محسن محمدزاده 4 و سيد مجيد ميرلطيفي 3

 

م. شهابي فر, م. كوچك زاده, م. محمدزاده و س.م. ميرلطيفي. 1383 . استفاده از روشهاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي زراعت

چغندر قند

133-147 :(2) در استان تهران. چغندرقند 20

چكيده

به منظور تعيين نيار آبي خالص (تبخير و تعر ق پتانس يل) زراعت چغندر قند با هدف مديريت من ابع

آب، برنامه ريزي آبياري، بهين ه سازي مصرف آب و دستيابي به حداكثر عملكرد، از روش دو مرحله اي فائو

استفاده شده اس ت . با استفاده از داده هاي هواشناسي، تبخير و تعرق مرجع به روش هارگريوز ساماني

در 38 ايستگاه هواشناسي محاسبه شده و سپس با اعمال ضريب گياهي من اسب مقدار تبخير و تعرق

پتانسيل چغندرقند محاسبه شد . با سه روش درون يابي (كوكريگينگ، كريگينگ و ميانگين وزني عكس

5200 متري ) كه × فاصله) مقدار تبخير و تعرق پتانسيل چغندرقند براي 3045 نقطه (رئوس شبكه 3300

از ايستگاه هاي هواشناسي فاصله داشته اند برآورد شده و براس اس آن ها با استفاده از سيستم اطلاعات

نقش ه هاي توزيع مكاني تبخير و تعرق پتانسيل چغندرقند در سطح استان تهران تهيه (GIS) جغرافيايي

كه به روش اعتبار متقابل (MSE) گرديده است . نقشه هاي حاصل بر اساس معيار ميانگين مربع خطا

محاسبه گرديده، ارزيابي شده و بر اساس ا رزيابي ب ه عمل آمده نقش ه حاصل از روش درو ن يابي

كوكريگينگ در اولويت قرار گرفته اس ت . براساس نتا يج، در تيرماه در سطح استان، كمترين و بيشترين

5 و 10 ميلي متر و كمترين و بيشترين / مقدار تبخير و تعرق پتانسيل روزانه چغندرقند به ترتيب برابر 5

مقدار نياز آبي خالص چغند رقند در طول دوره رشد در استان به ترتيب برابر 600 و 1200 ميليمتر بدست

آمده است.

واژه هاي كليدي: تبخير و تعرق، چغند رقند، روشهاي زمين آماري, سيستم اطلاعات جغرافيائي, نياز آبي

 

-1 اقتباس از رساله دكتري تحت عنوان: برآورد تبخير و تعرق مرجع منطقه اي با استفاده از زمين آمار و سيستم اطلاعات جغرافيايي در استان تهران

 

-2 دكتراي علوم و مهندسي آبياري از دانشگاه تربيت مدرس ، عضو هيئت علمي و رئيس بخش تحقيقات آبياري و فيزيك خاك مؤسسه تحقيقات خاك و

 

E-mail: m_shahabifar @ yahoo.com آب

 

-3 عضو هيئت علمي گروه آبياري دانشگاه تربيت مدرس

 

-4 عضو هيئت علمي گروه آمار دانشگاه تربيت مدرس

Archive of SID

www.SID.ir

134 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

مقدمه

محدوديت منابع آب و رقابت بخشه ا ي مختلف

در استفاده از اين منابع از يك ط رف و افزايش سطح

اراضي فارياب از طرف ديگر اهميت بهره برداري بهينه

از اين منابع را صد چندان مي سازد. جهت بهر ه برداري

مناسب از برآورد دقيق آب مورد نياز گياهان در

مطالعات كشاورزي، مديريت من ابع آب و مح ي ط

زيست ضرورتي اساسي مي باشد. تعيين مي زان

تبخير و ت ع رق در مقياس م نطقه اي پي ش نياز

برنامههاي توسعه كشاورزي پايدار مي باشد و براي

نيل به اين هدف تعيين نقشه توزيع مكاني تبخير و

(Martinez- تعرق در سطح هر منطقه ضروري است

 

.Cob 1996)

چغندرقند يكي از مهمترين منابع توليد شكر

در جهان و ايران م ي باش د. ولي چغندرقند د ر اغلب

مناطق ايران كشت مي شود و يا قابل كشت است

(رحيميان و اسدي 1379 ). بنابراين تحقيق و

برنامه ريزي براي افزايش توليد اين محصول به منظور

نيل به خودكفايي كشور و جلوگيري از واردات شكر،

ضروري اس ت . از جمله مطالعات لازم در اين راستا

تعيين نياز آبي اين گياه م يباشد.

هرچند هدف اصلي آبياري ت أمين نياز آبي

گياهان (تبخير و تعرق) مي باشد، اما غالباً به ضرور ت

برآورد نياز آبي گياهان در طرح هاي آبياري توجه كافي

نمي شود. اين امر سبب عدم تناسب بين آب و اراضي

تحت كشت مي گردد. به عبارت ي پروژه كمتر و يا

بيشتر از اندازه طراحي ميشود كه هر دو باعث هدر

رفتن سرمايه م ي گردد. حال آن كه اگر اندكي هزينه

قبل از اجرا و در مرحله طراحي صرف تخمين نياز آبي

گياهان شود مشكلات فوق الذكر اتفاق نخواهد افتاد . از

جمله دلايل وجود خطا در برآورد نياز آبي گياهان، عدم

آگاهي كافي طراحان از مسائل اگرونوم يكي و

خصوصيات فيزيولوژيكي گياه در رابطه با مصرف آب و

عدم انتخاب روش مناسب تخمين نياز آبي گياهان

مي باشد.

نياز آبي زراعت چغندرقند به شدت تابع شرايط

آب و هوايي، مديريت آبياري و طول دوره رشد هم

چنين تراكم، ژنوتيپ و ميزان نيتروژن مصرفي

ميباشد(كوچكي و همكاران 1372 ). چغندرقند از نظر

نياز آبي ب ه واسطه دوره رشد طولاني جز ء گياهان

پرمصرف ب ه شمار مي رود به طوري كه مقدار نياز

آبي آن در كرج و مشهد به ترت يب برابر 883 و

762/8 ميليمتر در طول دوره رش د ب رآورد شده

.( است (غالبي 1379 ؛ رحيميان و اسدي 1379

نياز آبي اين گياه در ط ول دوره رشد در مناطق

مختلف جهان بين 350 تا 1150 ميل يمتر

براساس .(Allen et al. گزارش شده اس ت ( 1998

تحقيقات انجام شد ه , در دو ماه اول دوره رشد ميزان

تبخير و تعرق چغندرقند در مقايسه با تبخير و تعرق

مرجع بسيار اندك اس ت و دليل آن سطح اندك

پوشش گياهي در مراحل اوليه ميباشد كه بوته ها با

فواصل زياد از هم قرار دارند . به محض اي ن كه

Archive of SID

www.SID.ir

135 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

مساحت پوشش گياه ي كامل ميشود (حدود 60 تا 80

روز بعد از كاشت ) مقدار تبخير و تعرق گياهي به تبخير

و تعرق مرجع نزديك تر مي شود كه علت آن تعرق زياد

از سطح وسيع برگها است (كوچكي و همكاران

1372 ). تمام تحقيقات انجام شده براي تعيين نياز آبي

چغندرقند نقطه اي بوده و در مقياس منطقه اي كاربر د

دقيقي ندارد.

تابش خورشيدي، دم ا و رطوبت هوا و سرعت

باد پارامترهاي اقليمي هستند كه در زمان بررسي

فرآيند تبخير و تعرق بايد مورد توجه قرار گيرند اين

داده ها كه براي تعيين تبخير و تعرق ب ه كار مي روند از

بوده و شديداً تابع (Spatial Data) نوع داده هاي مكاني

 

(Allen et al. 1998 and خصوصيات مكان مي باشند

 

به طور مثال اختلاف . Jensen et al. 1990)

فاحشي را براي درجه حرارت هوا و سرعت باد مي توان

در ف اصله اي ك متر از ي ك كيلومتر مشاهده

(Al-Ghobari 2000; hashmi and Garcia نمود

 

1998 . اين تغييرات در مناطق كوهستاني مثل ايران )

باز هم شديدتر است . در يك منطقه علاوه بر تغييرات

داده هاي اقليمي در مقياس مكان، تنوع كاربري اراضي

و نوع خاك نيز باعث تغيير شدت تبخير و تعرق در

تغييرات مكاني .(Rose سطح منطقه مي شوند( 1984

خصوصيات خاك سبب مي شود تا توسعه ريشه، جذب

آب و نهايت ا " فرآيند تبخير و تعرق به يك پديده مكاني

 

.(Hillel 1985; Miller تبديل گردد ( 1980

اغلب مدل هايي كه براي تعيين تبخير و تعرق

مورد استفاده قرار مي گيرند، مدل هاي غير مكاني بوده و

اساس آن ها براين فرض استوار است كه من اطق

اطراف نقطه انداز ه گيري، سطحي همگن است و لي اين

فرض در واقع با توجه به تغييرات شديد داد ه هاي آب و

هوايي و تغييرات ارتفاعي در سطح منطقه مورد مطالعه

(Garcia and Hashmi مورد اشكال مي باشد ( 1994

توزيع غيريكنواخت انرژي در سطح يك ناحيه، باعث

انتقال افقي انرژي مي گردد . انتقال و جابجايي افقي

توده اتمسفر منجر به انتقال بخار آب و انرژي محسوس

مي شود و اي ن پ دي ده از عوامل ناهمگني

سطح منطقه و عدم كارآيي مد ل هاي غير مكاني

(Burman and Pochop مي باشد ; 1994

 

. Rosenberg, 1969 and Monteith 1981)

يكي ديگر از دلايلي كه سبب عدم امكان

استفاده از مد ل هاي نقطه اي در تخمين تبخير و تعرق

در سطح يك منطقه مي شود تعداد محدود ايستگا ه هاي

هواشناسي توزيع نامناسب محل ايستگاه ها و نامناسب

بودن داده هاي آن ها از نظر كميت و كيفيت مي باش د.

به عبارت ديگر ب ه دليل تراكم اندك ايستگاه ها در

واحد سطح، مقادير ب ه دست آمده از اندازه گيري

پارامترهاي آب و هوايي، توانايي توصيف وضعيت

(Trimmer منطقه را ندارند. تحقيقات تريمر ( 1980

در نبراسكا نشان داد كه در صورت هموار بودن منطقه

به لحاظ توپوگرافي، داده هاي اندازه گيري شده در يك

ايستگاه هواشناسي را م ي توان براي محاسبه تبخير و

Archive of SID

www.SID.ir

136 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

ه كار برد و استفاده از اينگونه داده ها در

سطح وسيع با تغييرات نسبتأ شديد ارتفاع، توام با

خطاي زياد م ي باشد . تحقيقي ديگر در منطقه اي از

كاليفرنيا با انداز ه گيري تبخير و تعرق، ا ختلافي در حد

50 درصد را براي اين پارامتر در فاصله اي معادل 20

كيلومتر نشان دا د و نتيجه گيري گرديد كه شدت تبخير

و تعرق از نقطه اي به نقطه ديگر تغيير نموده و تابع

توپوگرافي و خصوصيات اقليمي اس ت . لذ ا نم ي توان

مستقيماً از مقادير محلي در پروژه هاي منطقه اي

.(Nixon et al. استفاده كرد ( 1963

براي تهيه نقشه تبخير و تعرق مرجع در كلرادو

پارامترهاي اقليمي در نقاط مختلف جم ع آوري و سپس

با استفاده از تحليل همبستگي روابط معني داري بين

پارامترهاي اقليمي و ارتفاع بدست آم د . در مورد برخي

از پارامترها كه ارتباط معني داري وجود نداشت از

همبستگي بين آن، با پارامتر ديگر آب و هوايي استفاده

شد. در ادامه با مشخص شدن توزيع مكاني پارامترهاي

اقليمي تبخير و تعرق مرجع محاسبه

.(Claessens et al. گرديد( 1994

اسدي و همكاران ( 1379 ) با جم ع آوري

داده هاي هواشناسي 32 ايستگاه هواشناسي موجود در

استان خوزستان و استانهاي مجاور با روش پ ن من

مانتيث فائو و هارگريوز ساماني تبخير و تعرق مرجع

را در ايستگاههاي مذكور محاسبه نموده (فرشي و

همكاران 1376 ) و سپس رابطه همبستگي معن ي داري

بين تبخير و تعرق مرجع و ارتفاع ايستگاه ها ب ه دست

آوردند. آنها با استفاده از معادله به دست آمد ه و مدل

ارتفاعي كه از نقشه هاي توپوگرافي استان مذكور تهيه

كرده بودند، نقشه تبخير و تعرق مرجع را براي استان

خوزستان ترسيم نمودند.

در يكي از حوضه هاي آبريز دانمارك از نقشه

كاربري اراضي، سري هاي زماني بارندگي ماهانه و

تبخير و تعرق پتانسيل در يك معادله همبستگي

استفاده كرده وتوزيع فضايي تبخير و تعرق واقعي را

.(Skop and acquarone تخمين زدند( 1997

داده هاي 34 ايستگاه درجه يك و مدل پن من

مانتيث براي تخمين تبخير و تعرق مرجع ماهيانه

در منطقه شمال شرق ايالات متحده ب ه كار گرفته

شده است . براي درو ن ي ابي تبخير و تعرق در سطح

منطقه از همبستگي چند متغيره استفاده گرديده كه

متغيرهاي مستقل اين رابطه همبستگي متوسط درجه

حرارت ماهيانه، طول جغرافيايي و ارتفاع از سطح دريا

.(Fennessey and Vogel بوده است ( 1996

در برنامه ريزي آبياري درختان زيتون در استان

جين اسپاني ا براي محاسبه تبخير و تعرق مرجع از معادله

هارگريوز و براي پهن ه بندي و درو نيابي از روش

معكوس مربع فاصله در سيستم اطلاعات جغرافياي

.(Rojas and Roldan استفاده شده است( 1996

داده هاي شش ايستگاه هواشناسي در يكي از

دشتهاي كلرادو با مساحت 110000 هكتار براي

تخمين تبخير و تعرق منطقه اي استفاده شده است .

براي محاسبه تبخير و تعرق مرجع روش بليني

Archive of SID

www.SID.ir

137 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

.(Hashmi and Garcia 1998)

در يكي از نواحي كوهستاني اسپانيا داده هاي

158 ايس تگاه براي محاسبه تبخير و تعرق مرجع با

فرمول بليني كريدل فائو استفاده و سپس با

روش هاي زمين آماري تبخير و تعرق منطقه اي تخمين

زده شد . در اين تحقيق كارايي سه نوع تخمين گر

در درو ن يابي متوسط درازمدت (Kriging) كريگينگ

تبخير و ت ع رق م رجع م ورد ارزيابي قرار گ ر فته

است و اختلاف معني داري بين آنها مشاهده نشده

.(Martinez-Cob است( 1996

در فلوريدا، از داده هاي شبكه تبخي رسنجي براي

تخمين تبخير و تعرق مرجع منطق ه اي با روش

تحليل هاي زمين آماري استفاده كردند . در اين تحقيق

(Ordinary دو تخمينگر كريگينگ معمولي

 

(Universal Kriging) و كريگينگ عا م Kriging)

مورد مقايسه قرار گرفت و در نتيجه تخمين گر

كريگينگ عام مناس ب تر شناخته ش د . برآورد هاي انجام

شده براي دو ماه جولاي (معرف ماه خشك ) و ژانويه

(معرف ماه مرطو ب ) بوده و نقش ه هاي هم واريانس

(واريانس تخمين ) براي اين دو ماه با استفاده از دو

(Chin and Sifang Zaho تخمينگر ارائه شده است

 

.1995)

با توجه به تحقيقات و مطالعات پيش گفته در

مي يابيم كه براي تعيين تبخير و تعرق منطقه اي عمدتاً

از سه روش تحليل همبستگي، ميانگين وزني (وزن

فاصله) و زمين آماري استفاده شده اس ت . روش تحليل

همبستگي ب ه دليل آن كه ه يچ گونه توجه اي به

خصوصيات مكاني داد ه ها ندارد در اين نوع مطالعات

نتايج قابل قبولي ارائه نخواهد داد . اما روش ميانگين

وزني ب ه دليل توجه به فاصله بين موقعي ت ها كه خود

يكي از خصايص مكاني مي باشد نتايج مناسب تري را

نسبت به روش قبلي ارائه م ي دهد ولي اين روش نيز

به دليل عدم توجه به ساختار همبستگي داده هاي

مكاني كه ناشي از تفاوت داد هها در موقعيتهاي

مختلف مي باشد داراي ضعف است.

در اين بررسي با توجه به خصوصيات مكاني

داده ها به منظور تعيين نقشه توزيع مكاني تبخير و

تعرق در سطح استان تهران از روش هاي درون يابي

و ميانگين (CoKriging) كريگينگ، كوكريگينگ

 

(Inverse Distance Weighted) وزني عكس فاصله

استفاده شده است . در ضمن با آگاهي از اين كه

تئوري روشهاي كريگينگ و كوكريگينگ در مورد

داده هاي مكاني قو ي تر از روش ميانگين وزني عكس

فاصله مي باشد ب ه دليل آن كه روش اخير ب ه علت

سادگي مح اسبات كاربرد زيادي داشته در اين مقاله با

مقايسه نتايج حاصل از آن با نتايج دو روش ديگر سعي

شده است كه اهميت رو ش هاي درون يابي مبتني بر

ساختار همبستگي مكاني داده ها آشكارتر گردد.

موادوروشها

Archive of SID

www.SID.ir

138 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

استان تهران با مساحت 1929402 هكتار در

شمال ايران، بين 34 درجه 46 دقيقه تا 36 درجه و 18

دقيقه

عرض شمالي و 50 درجه و 14 دقيقه تا 53

درجه و 12 دقيقه طول شرقي وا قع شده و ارتفاع آن

بين 790 تا 4100 متر از سطح آبهاي آزاد متغير

است. اين استان ب ه دليل دارا بودن شرايط اقليمي

بسيار متفاوت (نواحي خشك كويري تا سرد

كوهپايه اي) و بازار بزرگ مصرف از لحاظ توليد

محصولات مختلف كشاورزي حائز اهميت خاص

مي باشد.

براي تعيين تبخير و تعرق مرجع از دادههاي

20 سال ه اقلي مي 38 ايستگاه ه واشناس ي واقع

در داخل محدوده و مجاور استان استفاده گرديده و

مقدار تبخير و تعرق مرجع با روش هارگريوز ساما ن ي

بر اساس (Hargreaves and Samani 1985)

رابطه زير محاسبه گرديد:

0.5

max min 0.0023R (T 17.8)(T T ) o a = + −

o ET

max

min

ET

كه در آ ن ، تبخير و تعرق مرجع بر حسب ميلي متر

ميانگين تشعشع فرا زميني بر حسب Ra ، در روز

 

T ، ميانگين دماي روزانه هو ا T ، ميليمتر در روز

 

ميانگين T ميانگين حداكثر دماي روزانه هوا و

حداقل دماي روزانه هوا م ي باشد. ميانگين بلند مدت

تبخير و تعرق مرجع براي ماههاي مختلف سال

محاسبه شده و سپس با استفاده از ضرايب گياهي

مناسب تبخير و تعرق پتانسيل چغند رقند از رابطه ز ير

تعيين

ETc = ETo * Kc

شده است.

Kc تبخير و تعرق پتانسيل و ETc ، كه در آن

ضريب گياهي مي باشد . ضر يب گ ياهي از

نشريه شماره 56 آبياري و زهكشي فائو استخراج و با

استفاده از تحقيقات انجام شده تعديل و براي مراحل

چهارگانه تع يين و سپس در مقا د ير تبخير و تعرق

مرجع ضرب شده اس ت . براي تعيين نقشه توزيع مكاني

تبخير و تعرق پتانسيل چغندرقند در سطح استان تهران

از روشهاي درو نيابي كريگينگ معمولي، كوكريگينگ

و روش ميانگين وزني عكس فاصله استفاده شده است.

شرط اوليه استفاده از كريگينگ خطي آن است

كه متغير مورد نظ ر توزيع نرمال داشته باشد . براي

بررسي نرمال بودن توزيع داده ها از آزمون مربع كاي

استفاده شد و در سطح پنج درصد اختلاف معني داري

بين توزيع داد ه هاي مذكور و توزيع نرمال مشاهده نشد .

به عبارت ديگر درسطح اعتماد 95 درصد داد ه ها داراي

توزيع نرمال مي بودهاند.

در روش هاي كريگينگ وكوكريگينگ تخمين

تبخير و تعرق داراي دو مرحله است . مرحله اول، شامل

تجربي، (Semivariogram) ترسيم شب ه تغييرنگار

برازش مدل شبه تغيير نگار و تعيين پارامترهاي مدل

مي باشد. در اين مرحله مفهوم پيوستگي، همگني و

ناهمگني و بالاخره ساختار فضايي تبخير و تعرق مرجع

بررسي مي شود. تغيير نگار بنا به تعريف عبارت است از

ميانگين مربعات اختلاف مقادير متوالي متغير مورد نظر

و نصف آن شبه تغيير نگار ناميده مي شود كه بصورت:

Archive of SID

www.SID.ir

139 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

( ) 1/ 2 ( )[ ( )2 ]

 

i h h N h Z Z + γ = Σ −N(h)

i

تعريف م يشود كه در آن تعداد زوج

از يكديگر h موقعيتهاي متمايزي است كه در فاصه

 

مقدار متغير مورد نظر در موقعيت Z ، قرار دارند

 

مقدار شبه γ (h) شاخص موقعيت مورد نظر و i ، معين

 

h تغيير نگار بازاي فاصه معرفه

 

0 x

 

n x 1 x

ˆ( ) ( )

0 i i x = Σλ Z x

ˆ( )

0 Z x

 

( i ) i i x

 

(Cressie مي باشد

 

.1993)

براي برازش مدل شبه تغيير نگار به داده هاي

تجربي، مدل هاي كروي، نمائي، خطي، خطي سقف دار

و گوسي مورد بررسي قرارگرفته و بهترين مدل و

پارامترهاي آن ب ه ش ي وه اع تب ار

ب ه دس ت آم ده (Cross-Validation) متقابل

 

.(Hevesi et al. است ( 1992

مرحله دوم عبارت است از تخمين زمين آماري

تبخير و تعرق به روش كريگينگ يا كوكريگينگ كه به

پارامترهاي مدل شبه تغيير نگار برازش شده در مرحله

اول وابسته است.

براي تخمين مقدار تبخير و تعرق در موقعيت

دلخواه براساس مشاهدات در موقعيتهاي

و..و به شيوه درو ن يابي كريگينگ از

رابطه:

Z

استفاده شده، كه در آن مقدار تخمين در

λ و x مقدار معلوم در موقعيت Z ، x موقعيت 0

 

xi وزن يا اهميت مقدار وابسته به موقعيت

i

است

ها به گون ه اي تعيين م ي شوند كه ( λ و

⎥⎦

⎢⎣

=

( )

( )

( ) 1 i

i Z x

Z x

x

Z =

Z

x

1 n x

ˆ( ) ( )

0 i i x = Σ Λ Z x

⎥⎦

)

)

⎥ ⎥⎦

⎢ ⎢⎣

=

i i

i i

i

21 22

11 12

λ λ

λ λ

Λ i

ˆ( )

0 Z x

 

0 x

 

n x 1 x

ˆ( ) ( ( ) / ) /( 1/ )

i 0i 0i x = Σ Z x h Σ h

ˆ( )

0 0 Z x x

 

i ) i x h0

 

i 0 x

بهترين

تخمين گر نااريب خطي بر اساس مشاهدات

باشد .

ˆ(

0 Z x

(Cressie 1993)

چنانچه

2 i

 

نشانگر مشاهده Z

 

ام ( تبخير و تعرق 1 و ارتفاع i در موقعيت

 

ايستگاه = 2 ) باشد، كوكريگينگ در موقعيت

 

دلخواه 0 بر اساس مشاهدات در موقعيتهاي

 

و..و بصورت خواهد بود: x

Z

كه در آن:

⎢⎣

=

(

(

ˆ( )

2 0

1 0

0 Z x

Z x

Λ , Z x

 

به گونه اي i است و براي هر ماتريس ضرايب

تعيين مي شوند كه بهترين تخمين گر نااريب

.(Cressie خطي بر اساس مشاهدات باشد( 1993

براي تخمين مقدار تبخير وتعرق در موقعيت

دلخواه براساس مشاهدات در موقعيتهاي

و.و به شيوه درو نيابي ميانگين وزني

عكس فاصله از رابطه استفاده شد.

0 Z

كه در آن، مقدار تخمين در موقعيت ،

و فاصله بين xi مقدار معلوم در موقعيت Z(

 

و م يباشد. x دو موقعيت

در روش ميانگين وزني عكس فاصله، وزن يا

اهميت موقعيت هاي معلوم در تخمي ن موقعيت مجهول،

به نسبت عكس فاصله آن ها در مقايسه با مجموع

عكس فواصل همه موقعيت هايي كه در تخمين شركت

مي كنند, م يباشد.

Archive of SID

www.SID.ir

140 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

براي ان تخاب ب هت رين ن قشه

توزيع مكاني ت بخير و ت ع رق از م ع يار

كه به (Mean Square Error) ميانگين مربع خط ا

روش اعتبار متقابل محاسبه شده, استفاده گرديده است.

براي تهيه نقش ه هاي توزيع مكاني تبخير و

تعرق، محدوده مطالعاتي شبكه بندي شده (طول شبكه

5200 متر وعرض آن 3300 متر) و مقدار تبخير و

تعرق به روش كوكريگينگ در رئوس شبكه ( 3045

گره) برآورد شد و بر اساس آن ها نقش ه هاي توزيع

مكاني تبخير و تعرق ترسيم گرديد.

نتايج و بحث

نتايج حاصل از برازش مدل هاي شبه تغيير نگار

بر داده هاي ارتفاع ايستگا ه ها و تبخير و تعرق

پتانسيل و هم چنين شبه تغيير نگار متقابل ارتفاع

ايستگاه تبخير و تعرق براي تير ماه و كل دوره رشد

در جدول يك ارائه شده است.

مؤلفه تصادفي مت غ ير مكاني به دو بخش داراي

ساختار و بدون ساختار تجزيه م ي شود . اثر قطعه در

واقع بخش بي ساختار آن است كه ناشي از وجود

مولفه هاي تصادفي در توزيع متغير (تصادفي بودن

فرايند) و يا خطاهاي نمون هبرداري مي باشد.

جدول 1 پارامترهاي مدلهاي شبه تغيير نگار و شبه تغيير نگار متقابل

 

Table 1 Parameter of semivariogram and cross semivariogram modle

ضريب تبين

R^2

نسبت

C/(C+C0)

شعاع تاثير

A0 (km)

سقف

C0+C

اثرقطعه

C0

عوامل

0.001 تبخيروتعرق چغندرقند(تير ماه) 1.338 76.5 0.999 0.76

sugar beet evapotranspiration

100 ارتفاع ايستگاه 244200 63.1 1 0.84

elevation of station

-1 تبخيروتعرق-ارتفاع -519.5 73.4 0.998 0.86

evapotranspiration-elevation

10 تبخيروتعرق چغندرقند(دوره رشد) 24960 73.9 1 0.80

sugar beet evapotranspiration (growth period)

-100 تبخيروتعرق-ارتفاع(دوره رشد) -74100 71.6 0.999 0.89

evapotranspiration-elevation (growth period)

براي بيان C/(C+C بر اين اساس معيا ر ( 0

وجود ساختار فضايي تعريف شده اس ت , اگر مقدار اين

0 باش د . نقش م ؤلفه بي ساختار / معيار كوچكتر از 5

بيشتر از مؤلفه هاي داراي ساختار است و در نتيجه

ساختار فضايي ضعيف تلقي مي گردد. بنابراين با توجه

به مقادير ارائه شده در جدول 1مشخص م ي شود كه

متغيرهاي مورد بررسي داراي ساختار فضايي بوده و

Archive of SID

www.SID.ir

141 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

هم چنان كه فاصله افزايش م ي يابد , مقدا ر

شبه تغييرنگار از مقادير كم شروع شده و پس از فراز و

نشيب هايي ممكن است به سمت حد ثابتي ميل كند كه

بعد از آن هر چه فاصله بيشتر شود مقدار شبه تغييرنگار

تغيير معني داري نمي كند. به اين مقدار نسبتاً ثابت سقف

گفته مي شود. در زمين آمار شبه تغييرنگارهايي كه به

سقف مشخص م ي رسند ب ه دليل دلالت بر عدم وجود

روند در محدوده مطالعاتي اهميت بيشتري دارند . با

توجه به نتايج ارائه شده در جدول 1 نتيجه مي شود

كه شبه تغيير نگارهاي متغيرهاي ارتفاع ايستگاه ها و

تبخير و تعرق و شبه تغيير نگار متقابل ارتفاع ايستگاه -

تبخير و تع ر ق، داراي سقف بوده و دلالت بر عدم وجود

روند در محدوده مطالعاتي مي نمايند.

با توجه به آن كه متغيرهاي مورد بررسي داراي

ساختار فضايي م ي باشند، توزيع مكاني آن ها به صورتي

است كه تشابه مقدار متغير مكاني براي نقاط نزديك به

هم بيش از نقاط دورتر است . لذا با افزايش ف اصله

مكاني بين نمون ه ها، به حدي مي رسيم كه از آن به بعد

مقدار متغير مكاني در نقاط اطراف يكديگر بر هم

تأثير چنداني ندارن د . اين فاصله شعاع ت أثير ناميده

ميشود. بديهي است كه شعاع ت أثير بزرگتر دلالت بر

ساختار فضايي گسترد ه تر دارد . اين گسترش موجب

افزايش محدوده م جازي مي گردد كه م ي توان از

داده هاي معلوم در آن براي تخمين مقدار متغير مكاني

در موقعيت مجهول استفاده كرد . در تخمين مقدار

تبخير و تعرق در هر موقعيت، از تمام داده هاي معلوم در

شعاع تاثير استفاده شده است.

جدول 2 نتايج آماري و ميانگين مربع خطاي روشهاي مختلف درون يابي بر حسب ميليمتر

 

Table 2 statistical results and mean square error of interpolation methods (mm)

ميانگين

مربع خطا

انحراف

معيار حداكثر ميانگين حداقل عوامل

5.5 تبخيروتعرق چغندرقند(تيرماه) 8.11 10.01 1.036 0

sugar beet evapotranspiration

5.80 تبخيروتعرق چغندرقند(تيرماه)-كريگينگ 8.04 9.63 0.857 0.389

sugar beet evapotranspiration (kriging)

5.42 تبخيروتعرق چغندرقند(تيرماه)-كوكريگينگ 8.05 9.93 0.913 0.386

sugar beet evapotranspiration (cokriging)

5.91 تبخيروتعرق چغندرقند(تيرماه)-عكس فاصله 7.81 9.69 0.818 0.495

sugar beet evapotranspiration (IDW)

598.4 تبخيروتعرق چغندرقند(دوره رشد) 944.4 1196.5 142.27 0

sugar beet evapotranspiration

640.35 تبخيروتعرق چغندرقند(دوره رشد)-كريگينگ 940.58 1177.3 118.68 6270.72

sugar beet evapotranspiration (kriging)

619.20 تبخيروتعرق چغندرقند(دوره رشد)-كوكريگينگ 940.50 1213.6 126.55 5956.39

sugar beet evapotranspiration (cokriging)

Archive of SID

www.SID.ir

142 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

660.95 تبخيروتعرق چغندرقند(دوره رشد)-عكس فاصله 931.38 1178.2 111.82 7993.58

sugar beet evapotranspiration (IDW)

Archive of SID

www.SID.ir

143 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

در جدول 2 نتايج آماري داد ه هاي محاسبه شده

تبخير و تعرق و اطلاعات حاصل از هر سه روش

درون يابي ارائه شده است . ه م چنين ميانگين مربع

خطا كه به روش اعتبار سنجي متقابل محاسبه شده در

ستون آخر جدول ارائه گرديده كه با توجه به آن

اولويت با نقش ه حاصل از روش كوكري گينگ، كريگينگ

و ميانگين وزني عكس فاصله است.

در سطح استان به دليل تغيير ارتفاع در نقاط

مختلف دماي هوا نيز به تبع آن متغير بوده و در نتيجه

مقدار تبخير و تعرق كه شديداً تابع دماي هواست در

سطح استان تغيير كرده است . لذا اين عامل در محدوده

مورد مطالعه وابستگي مكاني دارد . كه نتايج به دست

آمده نيز اين مطلب را تأييد مي نمايد . زيرا روشهاي

زمين آماري ب ه دليل آ ن كه در تخمين علاوه بر

مقدار متغير مورد بررسي در يك موقعيت، همبستگي

فضايي آن را نيز در تحليل آن ها لحاظ مي كند نتايج

مناسب تري را ارائه داده اند. در ضمن روش

كوكريگينگ به دليل تئوري ارائه شده و استفاده از

متغير كمكي ارتفاع نقاط كه وابستگي شديد با تبخير و

تعرق دارد، برآوردهاي مناسبتري عايد نموده است.

بنابراين به منظور تهيه نقشه توزيع مكاني

تبخير و تعر ق پتانس يل چغندرقند در سطح استان

تهران محدوده مورد نظر را همانگون ه كه قبلا " اشاره

شده است شبكه بندي نموده و مقدار تبخير و تعرق

پتانسيل به روش كوكريگينگ براي رئوس شبك ه ها

تخمين زده شد و براساس آ ن ها نقشه هاي توزيع مكاني

تبخير و تعر ق پتانس يل براي تير ماه و كل دوره رشد

ترسيم گرديد (نقشه 1و 2). از نتايج ب ه دست آمده در

طراحي الگوي كشت، سيست م هاي آبياري و برنامه ريزي

در سطح منطق هاي مي توان استفاده نمود.

كمترين و بيشترين مقدار تبخير و تعرق

5 و 10 / پتانسيل ب ه دست آمده در تير ماه برابر 5

ميليمتر در روز بوده كه به ترتيب در شهرستان دماوند

0 و / و ورامين اتفاق افتاده است . اين مقادير برابر 64

1/2 ليتر در ثانيه در هكتار م ي باشند. در طي دوره رشد

كمترين و بيشترين مقدار تبخير و تعرق پتان س يل

برابر 600 و 2001 ميليمتر شده است. در كرج

براساس نتايج تحقيقات به عمل آمده مقدار نياز آبي

خالص چغندرقند 883 ميليمتر گزارش شده (غالبي

1379 ) و با روش فوق برابر 849 ميليمتر برآورد

گرديده است.

در 10 درصد از اراضي استان تهران ميزان

تبخير و تعرق پتانسيل چغندرقند كمتر از 725

ميليمتر در دوره رشد مي باشد كه اين اراضي در شمال

استان واقع است و در آ ن ها چغندرقند كشت نم ي شود.

در 75 درصد از اراضي استان ميزان تبخير و تعرق

پتانسيل چغندرقند بيشتر ا ز 950 ميلي متر در دوره

رشد بوده كه در اين منا طق بعضاً چغندرقند كشت

ميگردد.

Archive of SID

www.SID.ir

144 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

نتايج حاصل منطق ه اي بوده و با استفاده از آ ن ها

در مطالعات آتي مي توان با ملح وظ نمودن داده هاي

خاك، بارش و ه م چنين اطلاعات شيو ه هاي كشت

نقشه هاي توزيع مكاني برن امه ريزي آبياري زراعت

چغندرقند را تهيه نمود . در ضمن اطلاعات ب ه دست

آمده در طرح تحويل حجمي آب به زارعين بسيار لازم

مي باشد زيرا با داشتن مختصات مكاني هر مزرع ه نياز

آبي خالص چغندرقند در آن تعي ين م ي گردد . در

ضمن از اين اطلاعات مي توان درو مطالعات

هيدرولوژي حوزهها نيز استفاده نمود زيرا تبخير و

تعرق از عوامل مهم بيلان آبي در هر حوزه مي باشد.

Archive of SID

www.SID.ir

Archive o1f4 5SID 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

www.SID.ir

146 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

منابع مورد استفاده

References

اسدي, ح. قاسمي دهكردي, و.ر. توحيدي, ح.ر. و فرشي, ع.ا . 1379 .استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي به منظور

پهنهبندي دادههاي نياز آبي گياهان (مطالعه موردي استان خوزستان). مجله خاك وآب ويژه نامه آبياري. جلد

. 12 . شماره 10

رحميان، م .ح. و اسدي،ح . 1379 . تأثير تنش آبي بر عملكرد كمي و كيفي جغندرقند و تعيين تابع توليد و ضريب

. گياهي آن. مجله خاك و آب ويژه نامه آبياري جلد 12 شماره 10

غالبي، س . 1379 . بهينه سازي مصرف آب در زراعت چغندرقند با استفاده از توابع توليد آب - عملكرد در كرج . مجله

. خاك و آب ويژه نامه آبياري جلد 12 شماره 10

كوچكي، ع . ، حسيني، م . و نصيري محلاتي، م . 1372 . رابطه ي آب و خاك در گياهان زراعي (ترجمه ). چاپ او ل .

انتشارات جهاد دانشگاهي مشهد. 560 ص.

فرشي، ع.ا. شريعتي، م.ر. جارالهي، ر. قائمي، م.ر. شهابي فر، م. و تولائي، م.م ( 1376 ) . تخمين آب مورد نياز گياهان

عمده زراعي وبا غي كشور.جلد اول. چاپ اول. نشرآموزش كشاورزي، كرج. 900 ص .

Al-Ghobari HM (2000) Estimation of Reference Evapotranspiration for Southern Region of

Saudi Arabia. Irrigation Science, 19: 81-86

Allen R, Pereira LS, Smith M (1998) Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing

Crop Water Requirment. Rome: FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56, Italy

Burman R, Pochop LO (1994) Evaporation, Evapotranspiration and Climate Data.

Amsterdam: Elsevire, The Netherlands

Chin DA, Sifang Zhao (1995) Evaluation of Evaporation-Pan Networks. Journal of Irrigation

and Drainage Engineering, 121(5): 338-346

Claessens L, Garcia LA, Jensen M, Lange RW (1994) Reference Evapotranspiration Maps for

Colorado. Water Resources Research Ins., Completion Report No. 182.Fort Collins,

Colorado.

Cressie N (1993) Statistics for Spatial Data. John Wiley and Sons, U.S.A.

Archive of SID

www.SID.ir

147 1383 / چغندرقند/ جلد 20 / شماره 2

Fennessey NM, Vogel RM (1996) Regional Models of Potential Evaporation and Reference

Evapotranspiration for The Northeast USA. Journal of Hydrology, 184: 337-354

Hargreaves GH, Samani ZA (1985) Reference Crop Evapotranspiration from Temperature.

Appl. Eng. Agric., 1(2): 96-99

Hashmi M, Garcia LA (1998) Spatial and Temporal Errors in Estimating Regional

Evapotranspiration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering , 24(2): 108-114

Hashmi M, Garcia LA, Fontane DG (1994) Spatial Estimation of Regional Crop

Evapotranspiration, Transaction of The ASAE, 38(5): 1345-1351

Hevesi JA, Istok JD, Flint AL (1992) Precipitation Estimation in Mountainous Terrain Using

Multivariate Geostatistics. Part 1: Structural Analysis. J. Appl. Meteorol., 31(7): 661-

676

Hillel D (1985) Advance in Irrigation. 3 rd Vol. Orlando: Academic Press, U.S.A.

Jensen ME, Burman RD, Allen RG (1990) Evapotranspiratio and Irrigation Water

Requirment. ASAE Manual and Rep. On Engrg.Pract. No. 70, ASAE

Martinez-Cob A (1996) Multivariate Geostatistical Analysis of Evapotranspiration and

Precipitation in Mountainous Terrain. Journal of Hydrology, 174: 19-35

Miller EE (1980) Similitude and Scaling of Soil-water Phenomena. In: Application of soil

Physics, ed. Hillel, D. ,pp.300-316. New York : Academic press, U.S.A.

Monteith JL (1981) Evaporation and Surface Temperature. Quarterly J. Royal Meteorological

Soc., London, England, 107: 1-27

Nixon PR, McGillivary NA, Lawless GP (1963) Evapotranspiration: Climate Comparisons in

Coastal Fogbelt,Coastal Valley, and Interior Valley Locations California. Int. Assoc.

Sci. Hydrol. Com. For Evaporation 62:221-231. (Edited by Jensen, 1981)

Archive of SID

www.SID.ir

148 استفاده از روش هاي زمين آماري براي تعيين نياز آبي ...

Rojas R, Roldan J (1996) Evapotranspirtation Mapping and Irrigation Scheduling for Olive

Trees. Proceeding of The International Conference of Evapotranspiration and Irrigation

Scheduling. San Antoniu, Texas, 644-650

Rose CW (1984) Modeling Evapotranspiration : An Approach to Heterogeneous

Communities, In: Evapotranspiration from Plant Communities, ed. Sharma, M.L.

pp.203-222. Amsterdam: Elsevier, The Netherlands

Rosenberg NJ (1969) Advective Contribution of Energy, Utilized in Evapotranspiration by

Alfalfa in The East Central Great Plain. Agricultural Meteorology, 6: 179-184

Skop E, Acquarone M (1997) GIS Mapping of Evapotranspiration in The Vejle Fjord

Watershed, Denmark. http :// WWW.esri:com/Library/Userconf/Europroec97/4.Enviroment /

E3 / e3.Htm

Trimmer WL (1980) Suitability of Region-Wide Irrigation Scheduling by Local

Evapotranspiration Measurement. Project Completion Report. Nebraska Water

Resources Center, Lincoln

Archive of SID

www.SID.ir

کلمات کلیدی

استفاده از روشهاي زمين آماري در تعيين نياز آبي چغند رقند

مطالب مرتبط
نظرات این مطلب
نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی