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DOI: https://doi.org/10.7451/CBE.2017.59.1.9
Description:

The HYDRUS (2D/3D) modeling tool was used to simulate water flow through subsurface-drained sandy loam soil under potato (Solanum tuberosum) cultivation in Southern Manitoba. The model was used to simulate water flow through a 2-D model domain of dimensions, 15 m width × 2.5 m depth. The model was calibrated and validated with field data measured during the growing season of year 2011 at the Hespler Farms, Winkler, Manitoba. Field measurements, including soil water content and watertable depth, for two test plots under subsurface free drainage were used for the calibration and validation. Weather data were also obtained to estimate reference crop evapotranspiration, which was used as input data in the model. Based on the reference crop evapotranspiration, and crop coefficient of the potato crop, the actual crop evapotranspiration was estimated and compared to the simulated actual crop evapotranspiration results. The results showed that the model was able to account for 50% to 78% of the variation in the estimated actual crop evapotranspiration. With respect to water flow through the soil, the observed soil water content and the simulated soil water content were compared using graphical and quantitative analysis. Based on the coefficient of determination (R2), the model accounted for 68% to 89% variation in the observed data. The intercept of the regression line varied from 0.01 to 0.08, and the slope, 0.75 to 0.99. The Nash–Sutcliffe modeling efficiency coefficient (NSE) varied from 0.62-0.89, the Percent bias (PBIAS) values varied from -1.99% to 1.16%. The root mean square error-observations standard deviation ratio (RSR) values varied from 0.33 to 0.61. The values for the evaluation parameters show that the model was able to simulate the water flow through the soil profile reasonably well.

Keywords: evapotranspiration, HYDRUS (2D/3D), sandy loam soil, soil water content, subsurface drainage.
Résumé:

L’outil de modélisation HYDRUS (2D/3D) a été utilisé pour simuler l’écoulement hydrique à travers un loam sableux drainé par des drains souterrains en culture de pommes de terre (Solanum tuberosum) dans le sud du Manitoba. Le modèle a été utilisé pour simuler l’écoulement de l’eau à travers une parcelle de 15 m de largeur × 2,5 m de profondeur. Le modèle a été calibré et validé avec des données mesurées au champ durant la période de végétation de l’année 2011 à la ferme Hespler, Winlker, Manitoba. Les mesures prises aux champs, incluant la teneur en eau du sol et la profondeur de la nappe phréatique pour les deux parcelles à l’essai drainées par drains souterrains, ont été utilisées pour la calibration et la validation. Les données météorologiques ont été obtenues pour estimer l’évapotranspiration de référence de la culture, et cette valeur a servi de paramètre pour le modèle. En tenant compte du coefficient de culture et de l’évaporation de référence de la culture, l’évapotranspiration réelle de la culture a été estimée et comparée aux résultats simulés d’évapotranspiration de la culture. Les résultats montrent que le modèle était capable d’estimer 50 % à 78 % de la variation de l’évapotranspiration réelle de la culture. Pour ce qui est de l’écoulement de l’eau à travers le sol, la teneur en eau observée et la teneur en eau simulée ont été comparées en utilisant des analyses graphiques et quantitatives. Selon le coefficient de corrélation (R2), le modèle estimait de 68 % à 89 % des variations des données observées. L’ordonnée à l’origine de la ligne de régression variait entre 0,01 et 0,08 et la pente était comprise entre 0,75 et 0,99. Le coefficient NSE variait de 0,62 à 0,99 et les valeurs PBIAS s’échelonnaient entre -1,99 % et 1,16 %. Les valeurs RSR variaient entre 0,33 et 0,61. Les valeurs pour les paramètres d’évaluation démontrent que le modèle était capable de simuler raisonnablement bien l’écoulement de l’eau à travers le profil de sol.

Mots-clés:

évapotranspiration, HYDRUS (2D/3D), loam sableux, teneur en eau du sol, drainage souterrain.

Citation: Mante, A.A. and R. Sri Ranjan. 2017. HYDRUS (2d/3d) simulation of water flow through sandy loam soil under potato cultivation in Southern Manitoba. Canadian Biosystems Engineering 59: 1.9 - 1.19.
Volume: 59
Issue: 1
Pages 1.9 - 1.19
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: December 12, 2017
Technical field: Soil and Water Systems Engineering
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Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
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Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
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