Accounting for temporal inflow variation in the inverse solution for infiltration in surface irrigation

Abstract

A simple modification of the volume balance equation of the IPARM model is presented to facilitate the use of variable inflow. Traditional approaches for estimating infiltration from advance and/or runoff have merely considered the constant or step inflow case. Whenever this assumption is violated, significant uncertainty is introduced into the estimated infiltration parameters. Evaluation of the procedure with a number of data sets has demonstrated significant improvements in the estimates of infiltration parameters. Furthermore, the technique has shown that a portion of the apparent variability in estimated soil intake rates between furrows in the same field is a consequence of the constant inflow assumption. Accounting for the variable inflow to estimate infiltration functions, both standardised the shape of the infiltration curve and reduced the magnitude of the variation between curves. The proposed technique remains restricted by limitations similar to that of other volume balance models but offers greater performance under typical inflow variations often experienced in practice.

Modelo híbrido para la simulación numérica de la fase de avance del riego por superficie

“…Ahora bien, si se intenta estimar Ao(ta) y el volumen superficial con el caudal instantáneo obtenido directamente interpolado del hidrograma de riego, se podrían cometer errores muy significativos. La razón de esto es que el volumen superficial y el calado no fluctúan en la misma proporción que el caudal instantáneo de riego (Gillies et al, 2007), sobre todo cuando la variación deésteúltimo se produce de forma repentina. Para evitar estos errores se diseñaron otras dos redes MLP que fueron capaces de corregir el efecto transitorio descrito sobre la fase de avance del riego por superficie.…”

“…Pese a la amplia variedad de modelos simples que se encuentra en la literatura especializada, varios autores (Renault y Wallender, 1996;Gillies et al, 2007) han reconocido que la mayoría de los modelos basados en el principio de balance de volumen incurren en serias violaciones del principio de conservación de la masa. Las violaciones más frecuentes que han identificado estos autores son: (i) ignorar la variación temporal del caudal de riego, (ii) estimar elárea del flujo superficial a través de ecuaciones de régimen uniforme, (iii) asumir formas arbitrarias de los flujos superficial e infiltrado y (iv) forzar la trayectoria de avance del agua a seguir una función matemática predeterminada.…”

“…Se han desarrollado numerosos modelos analíticos basados en el principio de balance de volumen (Valiantzas, 1997a,b;Valiantzas, 1999; Alazba, 1999), que si bien no son tan flexibles y sofisticados como los numéricos, pueden ser aplicados con un grado de precisión aceptable y ser fácilmente integrados en rutinas de optimización. Estos modelos constituyen la base de los procedimientos estándares de diseño y evaluación de los sistemas de riego por superficie referenciados en los libros de textos (Walker y Skogerboe, 1987;Walker, 1989).Pese a la amplia variedad de modelos simples que se encuentra en la literatura especializada, varios autores (Renault y Wallender, 1996;Gillies et al, 2007) han reconocido que la mayoría de los modelos basados en el principio de balance de volumen incurren en serias violaciones del principio de conservación de la masa. Las violaciones más frecuentes que han identificado estos autores son: (i) ignorar la variación temporal del caudal de riego, (ii) estimar elárea del flujo superficial a través de ecuaciones de régimen uniforme, (iii) asumir formas arbitrarias de los flujos superficial e infiltrado y (iv) forzar la trayectoria de avance del agua a seguir una función matemática predeterminada.…”

Managing Spatial and Temporal Variability in Irrigated Agriculture Through Adaptive Control

“…• continuous inflow measurement through inference from measurement of pressure in the supply system, for example, for gated pipe supply using the program Gpipe of Smith et al (1986) and Smith (1990), • characterisation of the field by determining a soil infiltration characteristic from detailed measurements of one irrigation event using the program IPARM of Gillies & Smith (2005) and Gillies et al, (2007), • prediction of the current infiltration parameters from one observation of the irrigation advance during the irrigation event being controlled (Khatri & Smith, 2006), • simulation of the irrigation and optimisation to determine the preferred time to cut off the inflow to the field using the Irriprob model (McClymont et al, 1999; , taking into account the current soil moisture deficit and the variation in the infiltration characteristic across the set of furrows.…”

Head ditch hydraulics and the variability of inflows to irrigation furrows

“…Any change in the rate of inflow influences the trajectory of the irrigation advance and hence the irrigation performance for that furrow as indicated by the usual measures of application efficiency and uniformity (Renault and Wallender, 1996). Evaluation of the irrigation, using an inverse solution to predict the soil infiltration characteristic from the irrigation advance, is complicated by this inflow variation and error is introduced into those techniques that rely on an assumption of constant inflow (for example, Gillies et al 2007). …”