Avaliação experimental de um modelo numérico para o processo de redistribuição da água no solo

Poliseli, P. C.; Prevedello, C. L.

doi:10.1590/S0100-06831999000200003

Resumos

Para testar o desempenho de um modelo numérico em predizer a variação em umidade (θ) e tensão da água (|ψm|) no tempo e no espaço, foram escolhidos dados da literatura de dois materiais porosos com diferentes propriedades hidráulicas: uma areia marinha (Tottori, Japão) e um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (Piracicaba, SP). Os resultados encontrados levaram às seguintes conclusões: (a) em ambos os materiais porosos estudados, o desempenho do modelo foi altamente significativo, onde os perfis de umidade transladaram-se satisfatoriamente no tempo; (b) o modelo também foi capaz de prever muito bem o comportamento da densidade de fluxo em função do tempo; (c) os maiores desvios do modelo em relação aos dados de campo foram encontrados nos tempos iniciais do processo de redistribuição da água, muito embora esses desvios tenham ocorrido em apenas 0,2% do tempo total estudado no experimento em areia marinha e 2,0% para o Latossolo; (d) o desempenho do modelo foi ligeiramente superior para a areia marinha em relação ao Latossolo, devido, provavelmente, à maior homogeneidade nas propriedades hidráulicas da areia. Este trabalho foi realizado, no segundo semestre de 1996, na Universidade Federal do Paraná.

equação de Richards; modelagem numérica

To test the performance of a numeric model in prediction of water content (θ) and tension (|ψm|) in time and space, data were chosen from the literature on two porous materials with different hydraulic properties: a marine sand (quatzipsamment) of Tottori, Japan and a sandy phase Red-Yellow Latosol (Haplustox) of Piracicaba, SP. The results led to the following conclusions: (a) in both porous materials studied, the behaviour of the model was highly significant, with the profiles of humidity aligning satisfactorily in time; (b) the model was also able to predict very well the behaviour of the flux density in relation to time; (c) the largest deviations of the model in relation to those of the field data were found at the initial times of the water redistribution process, although these deviations had occurred in just 0.2% of the total time studied in the sand dune experiment, and 2.0% for Latosol; (d) the model performance was slightly superior for the marine sand in relation to that for the Latosol, probably due to the higher homogeneity of the hydraulic properties of the sand. This work was carried out during the second semester of 1996, at the Universidade Federal do Paraná.

soil-water redistribution; Richard's equation; numerical model

SEÇÃO I - FÍSICA DO SOLO

Avaliação experimental de um modelo numérico para o processo de redistribuição da água no solo(¹)

Experimental evaluation of a numerical model for a soil-water redistribution process

P. C. Poliseli^I; C. L. Prevedello^II

^IEngenheiro-Agrônomo. Rua Cel. Francisco de Paula Moura Brito 187 Ap^to 03, Bacacheri, CEP 82520-570 Curitiba (PR). Bolsista do CNPq

^IIProfessor Titular do Departamento de Engenharia e Tecnologias Rurais, Setor de Ciências Agrárias, UFPR. Caixa Postal 2959, CEP 80001-970 Curitiba (PR)

RESUMO

Para testar o desempenho de um modelo numérico em predizer a variação em umidade (θ) e tensão da água (|ψ_m|) no tempo e no espaço, foram escolhidos dados da literatura de dois materiais porosos com diferentes propriedades hidráulicas: uma areia marinha (Tottori, Japão) e um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (Piracicaba, SP). Os resultados encontrados levaram às seguintes conclusões: (a) em ambos os materiais porosos estudados, o desempenho do modelo foi altamente significativo, onde os perfis de umidade transladaram-se satisfatoriamente no tempo; (b) o modelo também foi capaz de prever muito bem o comportamento da densidade de fluxo em função do tempo; (c) os maiores desvios do modelo em relação aos dados de campo foram encontrados nos tempos iniciais do processo de redistribuição da água, muito embora esses desvios tenham ocorrido em apenas 0,2% do tempo total estudado no experimento em areia marinha e 2,0% para o Latossolo; (d) o desempenho do modelo foi ligeiramente superior para a areia marinha em relação ao Latossolo, devido, provavelmente, à maior homogeneidade nas propriedades hidráulicas da areia. Este trabalho foi realizado, no segundo semestre de 1996, na Universidade Federal do Paraná.

Termos de indexação: equação de Richards, modelagem numérica.

SUMMARY

To test the performance of a numeric model in prediction of water content (θ) and tension (|ψ_m|) in time and space, data were chosen from the literature on two porous materials with different hydraulic properties: a marine sand (quatzipsamment) of Tottori, Japan and a sandy phase Red-Yellow Latosol (Haplustox) of Piracicaba, SP. The results led to the following conclusions: (a) in both porous materials studied, the behaviour of the model was highly significant, with the profiles of humidity aligning satisfactorily in time; (b) the model was also able to predict very well the behaviour of the flux density in relation to time; (c) the largest deviations of the model in relation to those of the field data were found at the initial times of the water redistribution process, although these deviations had occurred in just 0.2% of the total time studied in the sand dune experiment, and 2.0% for Latosol; (d) the model performance was slightly superior for the marine sand in relation to that for the Latosol, probably due to the higher homogeneity of the hydraulic properties of the sand. This work was carried out during the second semester of 1996, at the Universidade Federal do Paraná.

Index terms: soil-water redistribution, Richard's equation, numerical model.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em abril de 1997

Aprovado em novembro de 1998

Referências bibliográficas

BORATTO, F. BASIC para engenheiros e cientistas. 3.ed. Rio de Janeiro, Livros técnicos Científicos,1987. 135p.
CHO, T.; NOMURA, Y.; YANO, T.; SKIKASHO, S. & INOUE, M. The use of neutron moisture meter in studies of soil water regimes - water management in a sand dune area. Tottori, Faculty of Agriculture, Tottori University, 1977. 48p.
CUNHA, C. Métodos numéricos para as engenharias e ciências aplicadas. Campinas, UNICAMP, 1993. 265p.
JURY, W.A.; GARDNER, W.R. & GARDNER, W.H. Soil physics. 5.ed. New York, John Wiley & Sons, 1991. 328p.
LIBARDI, P.L. Condutividade hidráulica do solo em condições de campo. Piracicaba, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, 1978. 112p. (Tese de Doutorado)
MUALEM, Y. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Res. Res., 12:513-522, 1976.
PREVEDELLO, C.L. Física do solo com problemas resolvidos. Curitiba, Salesward-Discovery, 1996. 446p.
RICHARDS, L.A. Capillary conduction of liquids through porous medium. Physics, 1:318- 333, 1931.
VAN GENUCHTEN, M.T. A closed-form equation for predicting the hidraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44:892-898, 1980.
ZAR, J.H. Biostatistical analysis. Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, 1974. 620p.

⁽¹

) Parte da Tese de Mestrado apresentada pelo primeiro autor à Universidade Federal do Paraná - UFPR para obtenção do título em Agronomia, Área de Concentração "Ciência do Solo".