ارزیابی پنج مدل مختلف روش والیانتزاس در برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع (مطالعه موردی: استان لرستان)

پیغان, خشایار; طافی, شکور; میری, زهرا; Soltani, Amir; پورمنصوری, میلاد

doi:10.30467/nivar.2022.346284.1219

ارزیابی پنج مدل مختلف روش والیانتزاس در برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع (مطالعه موردی: استان لرستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

² کارشناسی ارشد، گروه آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

³ دانشیار گروه آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

10.30467/nivar.2022.346284.1219

چکیده

تبخیر-تعرق گیاه مرجع و تخمین دقیق آن، نقشی اساسی در برنامه‌ریزی آبیاری، تعیین دور آبیاری و نیز در مطالعات مربوط به مدل‌سازی بیلان آب هر منطقه ایفا می‌کند. روش والیانتزاس یکی از جدیدترین روش‌ها جهت محاسبه تبخیر-تعرق مرجع می‌باشد که از مزایای آن می‌توان به کاربرد ساده در واسنجی منطقه‌ای و کاربردهای هیدرولوژیکی اشاره کرد. در این مطالعه به منظور بررسی میزان دقت پنج مدل مختلف روش والیانتزاس، تبخیر-تعرق مرجع ماهانه طی سال‌های 1999 تا 2018، در نه ایستگاه هواشناسی استان لرستان (ازنا، الشتر، الیگودرز، بروجرد، پلدختر، خرم‌آباد، درود، کوهدشت و نورآباد) محاسبه و نتایج حاصله با روش مرجع FAO-56 مقایسه گردید. نتایج نشان داد بر اساس دو آماره RMSE و CRM، مدل والیانتزاس 2 بهترین عملکرد را داشت. آماره R2 برای مدل والیانتزاس 4 در چهار ایستگاه برابر 96/0 بود و بر اساس این آماره، مدل والیانتزاس 4 بهترین عملکرد را در تخمین تبخیر-تعرق مرجع ثبت کرد. به تفکیک ایستگاه نیز، مدل والیانتزاس 4 در پنج ایستگاه و مدل والیانتزاس2 در چهار ایستگاه، دقیق‌ترین عملکرد را ارائه نمودند و در نتیجه می‌توان مدل‌های والیانتزاس 4 و 2 را برای کاربرد در استان لرستان پیشنهاد کرد. هم‌چنین در چهار ایستگاه مدل والیانتزاس 5، در چهار ایستگاه مدل والیانتزاس 3 و در یک ایستگاه مدل والیانتزاس 1 با ثبت ضعیف‌ترین عملکرد، نشان دادند که برای استفاده در استان لرستان مناسب نمی‌باشند. در مجموع علی‌رغم تخمین کم‌تر از حد در محاسبه تبخیر-تعرق مرجع، هر پنج مدل روش والیانتزاس نزدیکی قابل قبولی با روش FAO-56 داشتند و می‌توان نتایج حاصل از این روش را قابل اعتماد دانست.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Five Different Models of Valiantzas Method in Estimating Reference Crop Evapotranspiration (Case Study: Lorestan Province)

نویسندگان [English]

Khashayar Peyghan ¹
Shakoor TAFI ²
Zahra Miri ²
amir soltani ³
Milad Pourmansouri ²

¹ Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.

² M.Sc., Department of Irrigation and Drainage, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

³ M.Sc., Department of Irrigation and Drainage, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

چکیده [English]

Reference crop evapotranspiration and its accurate estimation play an essential role in irrigation planning, irrigation interval determination and in studies related to water balance modeling in each region. Valiantzas method is one of the newest methods for calculating reference evapotranspiration, the advantages of which include simple application in regional calibration and hydrological applications. In this study, in order to evaluate the accuracy of five different models of Valiantzas method, monthly reference evapotranspiration during the years 1999 to 2018, in nine meteorological stations of Lorestan province (Azna, Aleshtar, Aligudarz, Boroujerd, Poldakhtar, Khorramabad, Dorod, Kuhdasht, Noorabad) were calculated and the results were compared with the FAO-56 reference method. The results showed that based on RMSE and CRM statistics, Valiantzas 2 model and based on R2 statistics, Valiantzas 4 model recorded the best performance in estimating reference evapotranspiration. By station as well, the Valiantzas 4 model in five stations and the Valiantzas 2 model in four stations provided the most accurate performance, and as a result, the Valiantzas 4 and 2 models can be suggested for use in Lorestan province. In addition, in four stations the Valiantzas 5 model, in four stations the Valiantzas 3 model and in one station the Valiantzas 1 model by the weakest performance, indicated that they are not suitable for use in Lorestan province. In general, despite the under estimation in the reference evapotranspiration calculation, all five models of Valiantzas method had an acceptable closeness with FAO-56 method and the results of this method can be considered reliable.

کلیدواژه‌ها [English]

Crop Water Requirement
Lorestan Province
Reference Crop Evapotranspiration
Valiantzas Method

مراجع

1. اسعدی اسکوئی، ا.، محمدپورپنچاه، م.، گودرزی، ل و شکوهی، م.،1400، ارزﻳﺎﺑﻲ عملکرد مدل WRF در پیش‌بینی تبخیر و تعرق گیاه برنج بر اساس داده‌های لایسیمتری در جلگه مرکزی گیلان، نشریه حفاظت منابع آب و خاک (علمی - پژوهشی)، سال یازدهم، شماره 2، صفحات 1 تا 11.
2. پیری، ح و پوزن، م. ط.، 1398، ارزیابی 24 مدل تبخیر و تعرق گیاه مرجع در اقلیم‏های مختلف ایران، مجله اکوهیدرولوژی، دوره 6، شماره 3، صفحات 611 تا 622.
3. جانی پور، ح.، یوسفی فرد، ی و متین فر، ح.، 1393، برآورد تبخیر و تعرق واقعی محصولات زراعی بر مبنای داده‌های طیفی و اقلیمی (مطالعه موردی: بخشی از استان لرستان)، دومین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، تهران.
4. رومیانی، س.، غلامرضایی، س.، رحیمیان، م و عارف نژاد، م.، 1399، بررسی راهکارهای مدیریت ریسک خشکسالی کشاورزی در استان لرستان با استفاده از تکنیک دلفی فازی، مجله تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران (علوم کشاورزی ایران)، دوره 51، شماره 1، صفحات 65 تا 79.
5. رئوف، م و عزیزی مبصر، ج.، 1396، ارزیابی هیجده مدل تبخیر و تعرق مرجع در شرایط آب و هوایی دشت اردبیل، نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک. جلد 24، شماره 6، صفحات 227 تا 241.
6. سازمان هواشناسی کشور، 1399، آمار و اطلاعات تهیه شده توسط سازمان هواشناسی استان لرستان.
7. سعیدی راد، م.، اسفرم، ی.، کرمی، ف و قورچی، م.، ۱۳۹۹، تحلیل شکاف جغرافیایی شاخص های توسعه کشاورزی در استان لرستان، نشریه مطالعات جغرافیایی مناطق کوهستانی. سال اول، شماره 1، صفحات 31 تا 44.
8. طافی، ش.، بلادی، آ.، سلطانی محمدی، ا و پیغان، خ.، 1399، مقایسه و ارزیابی روش های تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع در سه دسته کلی مبتنی بر دما، تابش و انتقال جرم (مطالعه موردی: استان لرستان)، نشریه نیوار، دوره 44، شماره 110-111، صفحات 107 تا 120.
9. طافی، ش.، پیغان، خ.، باقری خانقاهی، م.، صالحی پور باور صاد، ت و سلطانی محمدی، ا.، 1400، ارزیابی چهارده روش تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع (مطالعه موردی: استان مازندران)، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 3، جلد 15، صفحات 510 تا 520.
10. قمرنیا، ه و مهری، ا.، 1386، مقایسه روشهای مختلف برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل در استان لرستان، نهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، کرمان.
11. ملکشاهی، ا. ا.، درزی نفت چالی، ع و محسنی، ب.، 1398، تحلیل دقت معادله‌های برآورد تبخیر- تعرق مرجع در مقیاس روزانه، ماهانه و فصلی در یک منطقه مرطوب، نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، سال دهم، شماره 38، صفحات 229 تا 246.
12. مهدی زاده، س.، خشائی، ف.، بهمنش، ج و دلیرحسن نیا، ر.، 1397، تحلیل مقایسه ی دقت پنج مدل مختلف رابطه والیانتزاس در برآورد تبخیر-تعرق مرجع، مجله علوم مهندسی و آبیاری (مجله علمی کشاورزی)، جلد 41، شماره 3، صفحات 119 تا 132.
13. نامداریان، ک.، ناصری، ع.، ایزدپناه، ز و ملکی، ع.، 1394. مقایسه روش فایو پنمن مانتیث و تشت تبخیر کلاس A با داده های لایسیمتری در برآورد تبخیر و تعرق گیاه نخود در منطقه خرم آباد، مجله پژوهش های حبوبات ایران، جلد 6، شماره 1، صفحات 92 تا 99.
14. نظریان، س.م.، زیبایی، م و شیخ زین الدین، آ.، ۱۳۹۹، ارزیابی پایداری سیستمهای کشاورزی با استفاده از رهیافت برنامه ریزی توافقی: منطقه کوهدشت لرستان، مجله اقتصاد و توسعه کشاورزی، جلد 34، شماره 3، صفحات 239 تا 257.
15. هژبر، ح.، معاضد، ه و شکری کوچک، س.، 1393، برآورد تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از مدل های تجربی، مدل سازی آن با شبکه عصبی مصنوعی و مقایسه آن‌ها با داده‌های لایسیمتری در ایستگاه کهریز ارومیه، علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، سال چهارم، شماره 15، صفحات 13 تا 25.
16. وزارت جهاد کشاورزی، 1397، آمارنامه کشاورزی.
17. وزارت نیرو، 1399، توصیه‌های ساده برای مدیریت مصرف آب، دفتر مدیریت مصرف و ارتقای بهره‌وری آب و آبفا، صفحه 5.

18. Allen, R.G., L.S. Pereira., D. Raes and M. Smith, 1998, Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and drainage paper 56, FAO. Rome, 300(9), p.D05109.
19. Almorox, J., A. Senatore., V. H. Quej and G. Mendicino, 2018, Worldwide assessment of the Penman–Monteith temperature approach for the estimation of monthly reference evapotranspiration, Theoretical and applied climatology, 131 (1): 693-703.‏
20. Ashraf, S., A. Nazemi and A. AghaKouchak, 2021, Anthropogenic drought dominates groundwater depletion in Iran, Scientific reports, 11 (1): 1-10.‏
21. Binti Ahmad, N. F. A., S. Harun., H. N. A. Hamed., M. Askari., Z. Ibrahim., M. N. Hanapi and M. H. Ali, 2019, INVESTIGATION ON THE VALIANTZAS'EVAPOTRANSPIRATION MODELS FOR PENINSULAR MALAYSIA, Journal of Urban & Environmental Engineering, 13 (1).‏
22. Djaman, K., A. B. Balde., A. Sow., B. Muller., S. Irmak., M. K. N’Diaye ... and K. Saito, 2015, Evaluation of sixteen reference evapotranspiration methods under sahelian conditions in the Senegal River Valley, Journal of Hydrology, regional studies, 3, 139-159.‏
23. Djaman, K., S. Irmak., I. Kabenge and K. Futakuchi, 2016, Evaluation of FAO-56 penman-monteith model with limited data and the valiantzas models for estimating grass-reference evapotranspiration in Sahelian conditions, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142 (11): 04016044.‏
24. Gundekar, H. G., U.M. Khodke., S. Sarkar and R.K. Rai, 2008, Evaluation of pan coefficient for reference crop evapotranspiration for semi-arid region, Irrigation Science, 26 (2): 169-175.‏
25. Hassanli, M., H. Ebrahimian., E. Mohammadi., A. Rahimi and A. Shokouhi, 2016, Simulating maize yields when irrigating with saline water, using the AquaCrop, SALTMED, and SWAP models, Agricultural water management, 176: 91-99.‏
26. Irmak, S., A. Irmak., R.G. Allen and J.W. Jones, 2003, Solar and net radiation-based equations to estimate reference evapotranspiration in humid climates, Journal of irrigation and drainage engineering, 129 (5): 336-347.‏
27. Jakimavičius, D., J. Kriaučiūnienė., B. Gailiušis and D. Šarauskienė, 2013, Assessment of uncertainty in estimating the evaporation from the Curonian Lagoon, Baltica, 26 (2): 177-186.
28. Kisi, O., 2013, Comparison of different empirical methods for estimating daily reference evapotranspiration in Mediterranean climate, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140 (1): 04013002.
29. Landeras, G., E. Bekoe., J. Ampofo., F. Logah., M. Diop., M. Cisse and J. Shiri, 2018, New alternatives for reference evapotranspiration estimation in West Africa using limited weather data and ancillary data supply strategies, Theoretical and Applied Climatology, 132 (3): 701-716.
30. Liu, X., C. Xu., X. Zhong., Y. Li., X. Yuan and J. Cao, 2017, Comparison of 16 models for reference crop Evapotranspiration against weighing Lysimeter measurement, J. Agric, Water Manage, 184: 145-155.
31. Niaghi, A. R., A. Majnooni-Heris., D.Z. Haghi and G. Mahtabi, 2013, Evaluate several potential evapotranspiration methods for regional use in Tabriz, Iran, Journal of Applied Environmental and Biological Sciences, 3 (6): 31-41.‏
32. Oudin, L., F. Hervieu., C. Michel., C. Perrin., V. Andréassian., F. Anctil and C. Loumagne, 2005, Which potential Evapotranspiration input lumped rainfall simple efficient Evapotranspiration model for rainfall–runoff modelling, J. Hydrol, 303: 290-306.
33. Steinman, B.A., M.F. Rosenmeier., M.B. Abbott and D.J. Bain, 2010, The isotopic and hydrologic response of small, closed‐basin lakes to climate forcing from predictive models: Application to paleoclimate studies in the upper Columbia River basin, Limnology and Oceanography, 55 (6): 2231- 2245.
34. Tabari, H., M.E. Grismer and S. Trajkovic, 2013, Comparative analysis of 31 reference evapotranspiration methods under humid conditions, Irrigation Science, 31(2): 107-117.
35. Trajkovic, S., 2007, Hargreaves versus Penman-Monteith under humid conditions, J. Irrig. Drain. Eng. 133: 38-42.
36. Valiantzas, J. D., 2013 a, Simple ET 0 forms of Penman’s equation without wind and/or humidity data. I: Theoretical development, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139 (1): 1-8.‏
37. Valiantzas, J. D., 2013 b, Simple ET 0 forms of Penman’s equation without wind and/or humidity data. II: Comparisons with reduced set-FAO and other methodologies, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139 (1): 9-19.‏
38. Valiantzas, J. D., 2013 c, Simplified reference evapotranspiration formula using an empirical impact factor for Penman’s aerodynamic term, Journal of Hydrologic Engineering, 18(1): 108-114.‏
39. Valipour, M., 2015, Investigation of Valiantzas’ evapotranspiration equation in Iran, Theoretical and applied climatology, 121 (1-2): 267-278.
40. Yoder, R.E., L.O. Odhiambo and W.C. Wright, 2005, Evaluation of methods for estimating daily reference crop evapotranspiration at a site in the humid southeast United States, Applied Engineering in Agriculture, 21 (2): 197-202.