사이즈모드

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스크린샷 입력 탭 시트
개발자	토지개량개선연구소(ILRI)
기록 위치	델파이
운영 체제	마이크로소프트 윈도
다음에서 사용 가능	영어
유형	통계 소프트웨어
면허증	독점 프리웨어
웹사이트	사이즈모드

SahysMod는 다른 수력 지질 및 대수층 조건, 관개용 지하수 및 배수수의 염도, 지하수 및 배수구의 염도, 관개용 지하수 사용, 세베라 등 다양한 물 관리 옵션을 사용하여 관개용 농경지의 배수량 및 지하수의 염도를 예측하기 위한 컴퓨터 프로그램이다.다곤 네트워크를 통해 공간적 변화를 설명하는 작물 순환 일정.^[1]

이론적 근거

작동하기 쉽고 현재 가장 이용 가능한 모델보다 더 단순한 데이터 구조를 필요로 하는 컴퓨터 프로그램이 필요하다. 따라서, SahysMod 프로그램은 전문 지리수학자가 아닌 현장 기술자, 기술자, 프로젝트 기획자의 이용이 용이하도록 상대적인 운영 단순성을 염두에 두고 설계되었다.
일반적으로 이용할 수 있거나, 합리적인 정확도로 추정할 수 있거나, 비교적 쉽게 측정할 수 있는 입력 데이터를 사용하는 것을 목표로 한다. 계산은 숫자로 이루어지며 여러 번 반복해야 하지만 최종 결과는 이 매뉴얼의 공식을 사용하여 손으로 확인할 수 있다.^[2]

SahysMod의 목표는 일반적인 경향의 관점에서 장기적인 수력-염분을 예측하는 것이다. 예를 들어, 지금으로부터 10년 후 4월 1일에 상황이 어떻게 될 것인가에 대한 정확한 예측에 도달하는 것이 아니다.
또한, SahysMod는 배수 및 우물물의 재사용(예: 관개용) 옵션을 제공하며, 수채화, 토양 염도, 물 부족 및 대수층으로부터의 과밀에 대한 농민들의 반응을 설명할 수 있다. 또한 다양한 깊이와 다양한 용량으로 표면 아래 배수 시스템을 도입하여 최적화할 수 있도록 할 수 있다. SahysMod의 다른 기능은 다음 섹션에서 찾을 수 있다.

방법들

폴리곤의 대수층 조건 계산

이 모델은 잘 알려진 부신스큐 방정식의 수치 해법으로 폴리곤 사이의 지하수 수위 및 유입 지하수 흐름을 계산한다. 수준과 흐름은 서로 영향을 미친다. 지하수 상황은 농수 균형에서 계산된 수직 지하수 재충전에 의해 더욱 결정된다. 이것들은 다시 지하수의 수위에 의존한다.

반정형 대수층이 존재할 경우 천천히 투과되는 상층부의 수직 흐름과 대수층의 과압에 대한 저항성이 고려된다.^[3]

유압 경계 조건은 내부 및 외부 노드 사이의 유압 전도도와 결합하여 외부 노드의 유압 헤드로 주어진다. 외부 노드에서 제로 유량 조건을 적용하려면 전도도를 0으로 설정할 수 있다.

또한 내부 노드에 대해 대수층 흐름 조건을 제공할 수 있다. 이것들은 대수층 하단에 지질학적 결함이 있거나 반정립층으로 분리된 주 대수층과 더 깊은 대수층 사이에 흐름이 발생할 때 필요하다.

물표의 깊이, 강우량, 깊은 층의 염분 농도는 전체 다각형에 걸쳐 동일하다고 가정한다. 다른 파라미터는 작물 유형과 자르기 회전 일정에 따라 다각형 내에서 매우 적합할 수 있다.

계절적 접근법

모형은 계절 입력 데이터를 기반으로 하며 계절 출력을 반환한다. 연간 시즌 수는 최소 1개에서 최대 4개 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어 건기, 습기, 냉기, 더운기, 관개기, 가을기 등을 구별할 수 있다. 입력/출력 기간을 더 적게 사용하지 않는 이유는 다음과 같다.

1. 단기(예: 매일) 입력은 많은 정보를 필요로 하며, 넓은 영역에서 쉽게 이용할 수 없을 수 있다.
2. 단기 출력은 엄청난 출력 파일로 이어질 것이며, 이는 관리 및 해석하기 어려울 것이다.
3. 이 모델은 특히 장기 추세를 예측하기 위해 개발되었으며, 단기 데이터의 높은 변동성으로 인해 미래 예측은 일일(단기) 기반보다 계절(장기) 기반에서 더 신뢰성 있게 이루어진다.
4. 미래에 대한 예측의 정밀도는 제한적일 수 있지만, 추세가 충분히 명확할 때 많은 것을 얻는다. 예를 들어 20년 후에 발생할 것으로 SahysMod가 예측한 특정 염도 수준이 실제로는 15년 또는 25년 후에 발생할 경우 적절한 토양 염도 조절 조치 설계에 큰 제약이 될 필요는 없다.^[4]

계산 시간 단계

많은 물 균형 인자는 물 테이블의 수위에 따라 달라지는데, 이것은 다시 물 균형 인자의 일부에 따라 달라진다. 이러한 상호 영향 때문에 시즌 내내 비선형적인 변화가 있을 수 있다. 그러므로 컴퓨터 프로그램은 매일 계산을 한다. 이를 위해 인푸[inpu]와 함께 주어진 계절별 물 밸런스 계수는 자동으로 일일 값으로 감소한다. 계산된 계절별 물 균형 계수는 출력에 제시된 대로 일일 계산된 값의 합계를 통해 구한다. 계절이 끝나는 지하수 수위와 토양 염도(주변수)는 물과 소금 저장소의 매일의 변화를 축적함으로써 발견된다.

어떤 경우에는 프로그램이 더 나은 정확성을 위해 시간 단계를 1일 미만으로 취해야 한다는 것을 감지할 수 있다. 필요한 조정은 자동으로 이루어진다.^[5]

데이터 요구 사항

다각형 네트워크

이 모델은 내부 폴리곤 240개, 외부 폴리곤 120개를 각각 최소 3개, 최대 6개까지 허용한다. 알려진 좌표를 가진 결절점에 기초하여 폴리곤으로 면적을 분할하는 것은 연구 구역에 걸친 자르기, 관개, 배수 및 지하수 특성 분포의 특성에 의해 관리되어야 한다.

노드에는 번호를 매겨야 하며, 마음대로 할 수 있다. 인덱스 1은 노드가 내부인지 외부인지 여부를 나타낸다. 노드를 마음대로 추가 및 제거하거나 내부에서 외부로 또는 그 반대로 변경할 수 있다. 다른 색인을 통해 내부 노드에 비정합성 대수층이 있는지 또는 반정연 대수층이 있는지 여부를 나타낸다. 이것 또한 마음대로 바꿀 수 있다.

노드 네트워크 관계는 각 노드의 인접 폴리곤 번호를 나타내는 것으로 제공된다. 그런 다음 프로그램은 티센 원리를 사용하여 각 폴리곤의 표면적, 노드 사이의 거리 및 노드 사이의 측면 길이를 계산한다.

유압 전도도는 폴리곤의 각 면에 따라 달라질 수 있다.

물표의 깊이, 강우량, 깊은 층의 염분 농도는 전체 다각형에 걸쳐 동일하다고 가정한다. 다른 파라미터는 작물 유형과 자르기 회전 일정에 따라 다각형 내에서 매우 적합할 수 있다.^[6]

수문학적 자료

이 방법은 계절별 물 균형 성분을 입력 데이터로 사용한다. 이것들은 표면 수문학(예: 강우량, 잠재적 증발, 관개, 관개용 배수 및 관개용 우물물의 사용), 그리고 대수층 수문학(예: 우물에서 펌핑)과 관련이 있다. 다른 물 밸런스 구성 요소(실제 증발, 하향 퍼콜레이션, 상향 모세관 상승, 지표면 아래 배수, 지하수 흐름 등)는 출력으로 제공된다.

배수수의 양은 배수량 수준 위와 아래 배수에 대한 두 개의 배수 강도 계수(입력 데이터와 함께 제공됨)와 주어진 배수 수준 위의 수표 높이에 의해 결정된다. 이 높이는 계산된 물의 균형에서 비롯된다. 또한 배수 감소 계수를 적용하여 배수 시스템의 제한된 작동을 시뮬레이션할 수 있다. 배수 강도 인자와 배수 감소 인자의 변화는 다양한 배수 옵션의 효과를 시뮬레이션할 수 있는 기회를 제공한다.

지하수 흐름(섹션 2.8), 실제 증발 및 모세관 상승의 계산에서 정확성을 얻기 위해 컴퓨터 계산을 매일 수행한다. 이를 위해 계절별 수문 데이터를 계절별 일수로 나누어 일별 값을 구한다. 일별 값은 계절 값을 산출하기 위해 추가된다.^[7]

자르기 패턴/회전

관개, 증발, 표면 유출수에 대한 입력 데이터는 3가지 종류의 농업 관행에 대해 계절별로 명시되어야 하며, 이는 사용자의 재량에 따라 선택할 수 있다.

A: A군 작물이 있는 관개지

B: B군 작물이 있는 관개지

U: 비에 젖은 농작물이나 낙엽진 땅이 있는 비방사육지

전체 면적의 분수로 표현되는 그룹은 작물의 조합 또는 단일한 종류의 작물로 구성될 수 있다. 예를 들어, A형 작물로서 가볍게 관개하는 문화를 명시할 수 있고, B형식일수록 사탕수수나 쌀과 같이 관개하는 문화가 더 많다. 그러나 사람들은 또한 A를 쌀로, B를 사탕수수 또는 아마도 나무와 과수원으로 가져갈 수 있다. A, B 및/또는 U 농작물은 계절에 따라 다르게 수확될 수 있다. A=밀+보리는 겨울에, A=maize는 여름에, B=채소는 겨울에, B=코튼은 여름에 각각 재배한다. 비경관 토지는 (1) U = 1-A-B로, (2) 관개가 0인 A 및/또는 B로 두 가지 방법으로 지정할 수 있다. 조합도 만들 수 있다.

또한 전체 면적에서 다양한 토지 이용의 계절적 회전에 대한 명세를 제시해야 한다. 예를 들어, 완전 회전이 전혀 없거나 불완전한 회전이 그것이다. 이는 회전 지수와 함께 발생한다. 회전은 1년 내 계절에 걸쳐 이루어진다. 수년간 회전을 얻으려면 설명에 따라 연간 입력 변경을 도입하는 것이 바람직하다.

분수 A1, B1 및/또는 U1이 다른 계절의 분수 A2, B2 및/또는 U2와 다를 때, 관개 체계가 다른 계절에 변화하기 때문에 프로그램은 특정 회전 현상이 발생하는 것을 감지할 것이다. 이를 피하려면 사계절(A2=A1, B2=B1, U2=U1)에 동일한 분수를 명시할 수 있으나 작물과 관개량은 다를 수 있으므로 비례적으로 조정할 필요가 있을 수 있다. 관개용지가 0인 관개용지(A 또는 B)를 명시할 수도 있는데, 이는 비관개용지(U)와 동일하다.

자르기 회전 일정은 세계 각지에서 매우 다양하다. 면적분수, 회전지수, 관개수량 및 연간 투입변수의 창의적인 조합은 많은 유형의 농업 관행을 수용할 수 있다.^[8]

면적 분율 및/또는 회전 일람표의 변화는 물과 소금 균형에 대한 다양한 농업 관행이 미치는 영향을 시뮬레이션할 수 있는 기회를 제공한다.^[9]

토양층, 대수층 유형

SahysMod는 4개의 다른 저장소를 수용하며, 그 중 3개는 토양 프로필에 있다.

s: 표면 저장고,

r: 상부(상부) 토양 저장소 또는 루트 구역,

x: 중간 토양 저장소 또는 전환 구역

q: 깊은 저장고 또는 주 대수층.

상층토양 저수지는 물이 증발하거나 식물 뿌리에 의해 흡수될 수 있는 토양 깊이로 정의된다. 그것은 루트 존과 동등하게 취해질 수 있다. 물의 균형에 따라 포화, 불포화 또는 부분적으로 포화될 수 있다. 이 구역의 모든 물 이동은 물 균형에 따라 위아래로 수직이다. (향후 버전의 Sahysmod에서는 수직 염도 분포의 추세를 감지하기 위해 상부 토양 저장소를 두 개의 동일한 부분으로 나눌 수 있다.)

또한 전환 구역은 포화, 불포화 또는 부분적으로 포화될 수 있다. 이 구역의 모든 흐름은 수평이며, 표면 아래 배수구로의 흐름을 제외하고 방사형이다. 수평 지표면 아래 배수 시스템이 있는 경우 전환 구역에 배치해야 하며, 전환 구역은 상부 전환 구역(배수 레벨 위)과 하부 전환 구역(배수 레벨 아래)의 두 부분으로 나뉜다.

지표면 아래 배수 시스템이 없을 때 전환 구역의 상부와 하부를 구별하고자 하는 경우 입력 데이터에 강도가 0인 배수 시스템을 명시할 수 있다.^[10]

대수층은 주로 수평 흐름을 가지고 있다. 펌핑된 우물은 있는 경우 대수층으로부터만 물을 받는다. 대수층의 흐름은 대수층의 공간적으로 다양한 깊이, 물 테이블의 수준 및 유압 전도성의 의존도에서 결정된다.

SahysMod는 인공호흡기(불정형)와 반정형 대수선 도입을 허용한다. 후자는 천천히 투과되는 상층부(aquitard) 아래에 압력을 가하거나 초과하여 유압을 발생시킬 수 있다.

농업용수수지

농업용수 수지는 수문학(농업) 조에서와 같이 각 토양 저수지에 대해 별도로 계산한다. 한 저수지에서 나오는 여분의 물은 다음 저수지로 유입수로 전환된다. 3개의 토양 저장고는 입력 데이터로 제공될 다른 두께와 저장 계수를 할당할 수 있다. 특정 상황에서 전환 구역 또는 대수층이 없을 경우, 0.1m의 최소 두께를 제공해야 한다.

물 균형으로부터 계산된 이전 시간 단계의 끝에서 물 테이블의 깊이는 각 다각형 내에서 동일하다고 가정한다. 이 가정이 받아들여질 수 없는 경우, 그 면적을 더 많은 수의 다각형으로 나누어야 한다.

특정 조건에서 물 테이블의 높이는 물 밸런스 구성 요소에 영향을 미친다. 예를 들어 토양 표면을 향해 물 테이블이 상승하면 모세관 상승, 실제 증발 및 지표면 아래 배수가 증가하거나 과대포화 손실이 감소할 수 있다. 이는 차례로 물 밸런스의 변화로 이어져 다시 물 테이블의 높이 등에 영향을 미친다. 이러한 반응 체인은 Sahysmod가 컴퓨터 프로그램으로 발전한 이유 중 하나로, 충분한 정확도로 반응 체인을 설명하기 위해 매일 계산이 만들어진다.

배수구, 우물 및 재사용

지표면 아래 배수는 배수구나 펌핑된 우물을 통해 이루어질 수 있다.

지표면 아래 배수구(있는 경우)는 배수 깊이와 배수 용량을 특징으로 한다. 배수구는 전환 구역에 위치한다. 지표면 아래 배수설비는 자연배수 또는 인공배수시스템에 적용할 수 있다. 인공 배수 시스템의 기능은 배수 제어 계수를 통해 조절할 수 있다.

제로의 배수 시스템을 설치함으로써 배수 수위 위와 아래로의 전환 과정에서 물과 소금 균형이 분리될 수 있는 기회를 얻는다.

펌핑된 우물이 있다면 대수층에 있다. 그들의 기능은 잘 배출되는 것이 특징이다.

배수구와 우물물은 사용 인자를 통한 관개에 사용될 수 있다. 이것은 물과 염분의 균형과 관개 효율 또는 자급률에 영향을 미칠 수 있다.

염분균형

염분 균형은 각 토양 저장소에 대해 별도로 계산된다. 그들은 들어오고 나가는 물의 염분 농도를 이용하여 그들의 물 균형에 기초한다. 다른 토양 저장소의 물의 초기 염분 농도, 관개수 및 대수층 유입 지하수의 염분 농도와 같은 일부 농도는 입력 데이터로 제공되어야 한다. 농도는 전기 전도성(EC in ds/m) 단위로 표시된다. g염수/l수 단위로 농도를 알 수 있는 경우, 엄지손가락 규칙 : 1 g/l -> 1.7 dS/m을 사용할 수 있다. 보통, 토양의 소금 농도는 포화 토양 페이스트 추출물의 전기 전도도인 ECe로 표현된다. 사히스모드에서 염분 농도는 현장 조건에서 포화되었을 때 토양 습기의 EC로 표현된다. 일반적으로 환산율 EC : ECe = 2 : 1을 사용할 수 있다. 사용된 원리는 토양 염분 조절에 기술된 원리와 일치한다.

나가는 물의 염분 농도(한 저장소에서 다른 저장소로 또는 표면 아래 배수로)는 소금 균형에 기초하여 계산되며, 입력 데이터와 함께 제공되는 다른 침출 또는 소금 혼합 효율을 사용한다. 서로 다른 접근 효율성의 영향은 입력값의 변화를 시뮬레이션할 수 있다.

관개에 배수나 우물물을 사용할 경우, 그 시간 경과에 따른 혼합 관개수의 염분 농도와 그에 따른 토양과 지하수 염도에 대한 영향을 계산하여 다시 배수구와 우물물의 염분 농도에 영향을 준다. (입력을 통해) 사용된 배수구 또는 우물물의 분율을 변화시킴으로써 다른 분수의 장기적 효과를 시뮬레이션할 수 있다.

고체 토양 광물의 용해나 용해성이 낮은 염류의 화학적 강수는 계산법에 포함되지 않는다. 그러나 어느 정도까지는 관개수나 대수층에 유입되는 물의 염분 농도를 증가시키거나 감소시키는 등 입력 데이터를 통해 설명할 수 있다. 미래 버전에서는 석고 침전물이 도입될 수 있다.

농민반응

필요한 경우, 침수 및 토양 염도에 대한 농민들의 반응을 자동으로 설명할 수 있다. 이 방법은 점진적으로 감소할 수 있다.

1. 농작물의 종류(패디쌀, 비쌀)에 따라 수반이 얕아졌을 때 적용되는 관개수의 양
2. 이용 가능한 관개수가 부족한 경우 관개용지의 분수
3. 토양 염도가 증가할 때 관개된 토지의 분율. 이를 위해 염도는 확률적으로 해석된다.
4. 물탁자가 떨어졌을 때 우물에서 펌핑하여 지하수를 추상화한다.

농민들의 반응은 물과 소금 균형에 영향을 미치고, 이는 다시 물 벌채와 염화 과정을 늦춘다. 궁극적으로 새로운 평형 상황이 발생할 것이다.

사용자는 또한 관련 입력 데이터를 수동으로 변경하여 농가의 반응을 소개할 수 있다. 아마도 자동농가의 반응과 그 효과를 먼저 연구한 후에 농업인의 반응이 사용자의 시각에서 어떤 것이 될 것인지를 결정하는 것이 유용할 것이다.

연간 투입변수

프로그램은 사용자가 결정한 년 수 동안 고정 입력 데이터를 사용하여 실행된다. 이 옵션은 입력 데이터의 미래 가치를 연도별로 평가하기 어렵기 때문에 장기 평균 입력 값(예: 강우량)에 기초한 미래 개발을 예측하는 데 사용할 수 있다.

또한 프로그램은 매년 입력 값이 변경되는 역사적 기록을 따를 수 있는 가능성을 제공한다(예: 강우, 관개, 자르기 회전). 계산은 연도별로 이루어져야 한다. 이 가능성이 선택되면 프로그램은 이전 연도의 최종 조건(예: 물 테이블과 염도)을 후속 기간의 초기 조건으로 자동 사용하는 전송 파일을 생성한다. 이 설비는 또한 알려진 강우 확률 분포에서 무작위로 추출한 다양한 생성 강우 시퀀스를 사용할 수 있고 결과 출력 매개변수의 확률적 예측을 얻을 수 있다.

노달 네트워크 관계, 시스템 기하학, 토양 층의 두께 및 전체 다공성처럼 일부 입력 매개변수를 변경하면 안 되며, 그렇지 않으면 물과 소금 균형에서 비논리적 점프가 발생한다. 이러한 매개변수는 전송 파일에 저장되므로, 모든 허용 가능한 변경사항은 전송 데이터에 의해 무시된다. 부정확한 변경이 있는 경우, 프로그램은 중지하고 사용자에게 입력 조정을 요청한다.^[11]

출력 데이터

출력물은 입력 데이터와 함께 지정된 년 수 동안 모든 연도의 각 계절에 대해 제공된다. 출력 데이터는 수문학적 측면과 염분 측면으로 구성된다.
토양 염도는 장소마다 매우 가변적이므로(왼쪽 그림) SahysMod는 출력물에 주파수 분포를 포함한다. 그 수치는 CumFreq 프로그램[8]^[12]으로 만들어졌다.
출력 데이터는 사용자 메뉴를 통해 직접 검사할 수 있는 테이블 형태로 파일화되며, 시간 경과에 따른 특정 폴리곤 또는 폴리곤의 특정 계절에 대해 선택된 데이터 그룹을 호출한다.
모델은 출력 데이터의 매핑 기능을 포함한다. 또한, 프로그램은 추가 분석과 GIS 프로그램으로 가져오기 위해 선택된 데이터를 스프레드시트 형식으로 저장할 수 있는 기능을 가지고 있다.
다른 사용자들은 다른 인과 관계를 설정하기를 원할 수 있다. 이 프로그램은 제한된 수의 표준 그래픽만 제공한다. 왜냐하면 모든 다른 사용을 예측할 수 없기 때문이다. 스프레드시트 프로그램을 통한 추가 분석 가능성이 만들어진 이유다.
계산에는 많은 반복이 필요하지만, 모든 최종 결과는 설명서에 제시된 방정식을 사용하여 손으로 확인할 수 있다.^[13]

참고 항목

• DPHM-RS

참조

외부 링크 및 다운로드 위치

• SahysMod 소프트웨어의 무료 다운로드 위치: [9] 또는 [10]