tese
Aplicação do método inverso pelo modelo Hydrus-2D para a obtenção de propriedades físico hídricas de solos tropicais
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
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Programa de Pós-Graduação
DEG - Programa de Pós-graduação
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
It is known that the hydraulic properties of the soil present large spatial variability, therefore, a large number of samples is required to realistically simulate field conditions. In addition, the determination of soil hydraulic properties is difficult, slow and costly, the effective cost of obtaining the soil properties may be improved with the use of indirect methods that allow the determination of hydraulic properties with more easily measurable properties. In recent years, authors of various countries offering approximations and the use of the inverse method have presented many publications. However, the unique environmental condition and the distinct properties of tropical soils in Brazil require extra considerations and the need of adjusting these methods and their application for the condition of Brazilian soils. Thus, the present work was conducted with the objectives of determining, using the inverse numeric method, the non-saturated hydraulic conductivity curve, the parameters of the van Genuchten model (1980) (θs, θr, α, n) of the water retention curve of the soil. By means of resolving an inverse problem of the HYDRUS-2D model, data of accumulated infiltration collected in the field with an infiltration trial using tension infiltrometer as well as in laboratory by means of the evaporation method. We compared the efficiency of the hydraulic properties determined by these different methods and the standard Richards pressure chamber method. The tension infiltrometer, evaporation and inverse methods with data of the evaporation method efficiently determined the water retention curves of the soil. The hydraulic conductivity curves obtained by the inverse method presented high RQEM and EAM statistical indexes and low Willmot indexes indicating unsatisfactory performance when compared to the standard method.
Verifica- se que as propriedades hidráulicas do solo possuem grande variabilidade espacial, assim um grande numero de amostras é requerido para simular, de forma realística, as condições de campo. Além disso, a determinação das propriedades hidráulicas do solo é difícil, demorada e de custo elevado, o custo efetivo da obtenção das propriedades do solo pode ser melhorado com a utilização de métodos indiretos que permitem a determinação de propriedades hidráulicas mediante propriedades mais facilmente mensuráveis. Nos últimos anos, muitas publicações têm sido apresentadas por autores de diversos países oferecendo aproximações e utilização do método inverso. No entanto, a condição ambiental única e as distintas propriedades dos solos tropicais do Brasil requerem considerações extras e a necessidade de ajuste desses métodos e sua aplicação para condições dos solos brasileiros. Diante do exposto, o presente trabalho foi realizado com os objetivos de determinar, com a utilização do método numérico inverso, a curva de condutividade hidráulica não saturada, os parâmetros do modelo de van Genuchten (1980)(s, r, , n) da curva de retenção de água no solo. Por meio da resolução de um problema inverso do modelo HYDRUS-2D, considerando dados de infiltração acumulada coletados no campo com um ensaio de infiltração com infiltrômetro de tensão assim como no laboratório pelo método da evaporação. Comparou-se a eficiência das propriedades hidráulicas determinadas por esses diferentes métodos e o método padrão da câmara de pressão de Richards. Os métodos do infiltrômetro de tensão, evaporação e o método inverso com dados do experimento de evaporação determinaram de forma eficiente as curvas de retenção de água no solo. As curvas de condutividade hidráulica, obtidas pelo método inverso, tiveram índices estatísticos RQEM, EAM, altos E e d de Willmot baixos indicando desempenho insatisfatório quando comparada ao método padrão.
Verifica- se que as propriedades hidráulicas do solo possuem grande variabilidade espacial, assim um grande numero de amostras é requerido para simular, de forma realística, as condições de campo. Além disso, a determinação das propriedades hidráulicas do solo é difícil, demorada e de custo elevado, o custo efetivo da obtenção das propriedades do solo pode ser melhorado com a utilização de métodos indiretos que permitem a determinação de propriedades hidráulicas mediante propriedades mais facilmente mensuráveis. Nos últimos anos, muitas publicações têm sido apresentadas por autores de diversos países oferecendo aproximações e utilização do método inverso. No entanto, a condição ambiental única e as distintas propriedades dos solos tropicais do Brasil requerem considerações extras e a necessidade de ajuste desses métodos e sua aplicação para condições dos solos brasileiros. Diante do exposto, o presente trabalho foi realizado com os objetivos de determinar, com a utilização do método numérico inverso, a curva de condutividade hidráulica não saturada, os parâmetros do modelo de van Genuchten (1980)(s, r, , n) da curva de retenção de água no solo. Por meio da resolução de um problema inverso do modelo HYDRUS-2D, considerando dados de infiltração acumulada coletados no campo com um ensaio de infiltração com infiltrômetro de tensão assim como no laboratório pelo método da evaporação. Comparou-se a eficiência das propriedades hidráulicas determinadas por esses diferentes métodos e o método padrão da câmara de pressão de Richards. Os métodos do infiltrômetro de tensão, evaporação e o método inverso com dados do experimento de evaporação determinaram de forma eficiente as curvas de retenção de água no solo. As curvas de condutividade hidráulica, obtidas pelo método inverso, tiveram índices estatísticos RQEM, EAM, altos E e d de Willmot baixos indicando desempenho insatisfatório quando comparada ao método padrão.
Abstract
Descrição
Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, área de concentração em Engenharia de Água e Solo, para a obtenção do título de Doutor.
Área de concentração
Engenharia de Água e Solo
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
SILVA JUNIOR, J. J. da. Aplicação do método inverso pelo modelo Hydrus-2D para a obtenção de propriedades físico hídricas de solos tropicais. 2015. 109 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2014.