PRACTICAL ISSUES IN DEVELOPING A SMART SURFACE IRRIGATION SYSTEM WITH REAL-TIME SIMULATION OF FURROW ADVANCE

Authors


  • Les questions pratiques du développement d'un système intelligent d'irrigation de surface avec simulation en temps réel de l'avancement de l'écoulement dans la raie.

Correspondence to: S. Shahidian, Universidade de Évora, ICAAM. Apartado 94, 7000 Évora, Portugal. E-mail: shakib@uevora.pt

ABSTRACT

Automation of surface irrigation can be an economic and ecological way of increasing global food production. In this work a fully automated cablegation system is evaluated that adapts the application time and depth to the actual infiltration rate of the soil in real-time. The system calculates the infiltration equation from advance times in a control furrow and then simulates irrigation in every furrow of the field, establishing the optimum application time for each furrow. The methodology was evaluated in a field organized in contour terraces with furrows of various lengths in order to evaluate practical issues affecting the performance of the system. The results confirm the temporal variability in soil infiltration, and the need for real-time determination of the infiltration equation. The evolution of furrow geometry through the season did not have an important impact on the results of the simulations. The length of the furrow considered for calculating the Kostiakov equation influences the parameters of the equation. Automation with real-time feedback can result in important savings in water and labour and can produce irrigation events with more than 90% application efficiency. Nevertheless, the results also indicate that there are practical limits to what can possibly be achieved with automation and real-time feedback from the field. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

RÉSUMÉ

L'automatisation de l'irrigation de surface peut être un moyen économique et écologique pour augmenter la production alimentaire mondiale. Le système évalué ici est un siphon californien de surface dont l'automatisme adapte le temps d'application et la dose à la vitesse d'infiltration réelle dans le sol mesurée en temps réel. Le système calcule l'équation de l'infiltration à partir de l'avancement dans une raie de contrôle et simule ensuite l'irrigation pour toutes les autres raies du champ, établissant le temps d'application optimal pour chacune. La méthodologie a été évaluée sur un champ organisé en terrasses successives avec des billons de longueurs différentes afin d'évaluer les problèmes pratiques qui affecteraient la performance du système. Les résultats confirment la variabilité temporelle de l'infiltration des sols, et la nécessité d'une détermination en temps réel de l'équation d'infiltration. L'évolution de la géométrie de la raie pendant la saison n'a pas eu d'incidence importante sur les résultats des simulations. La longueur de la raie considérée pour le calcul de l'équation Kostiakov influence les paramètres de l'équation. L'automatisation avec rétroaction en temps réel peut entraîner des économies importantes d'eau et de main d'œuvre et peut produire des événements d'irrigation avec une efficacité d'application de plus de 90%. Néanmoins, les résultats indiquent également qu'il existe des limites pratiques à ce qui peut éventuellement être atteint grâce à l'automatisation et la rétroaction en temps réel sur le terrain. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

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