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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson em condições de campo
Título(s) alternativo(s): Evaluation of the Green-Ampt-Mein-Larson model under field conditions
Autor(es): Zonta, João Henrique
Primeiro Orientador: Martinez, Mauro Aparecido
Primeiro coorientador: Silva, Demetrius David da
Segundo coorientador: Pruski, Fernando Falco
Primeiro avaliador: Hamakawa, Paulo José
Segundo avaliador: Matos, Antonio Teixeira de
Terceiro avaliador: Silva, José Márcio Alves da
Abstract: Dentre as diversas equações que foram propostas para a simulação do processo de infiltração, o modelo de Green- Ampt-Mein-Larson (GAML) é um dos mais empregados em estudos hidrológicos, por se basear nos processos físicos que ocorrem no solo durante a infiltração. Entretanto alguns de seus parâmetros não condizem com a situação real do processo de infiltração da água no solo. Assim, o presente trabalho teve como objetivos determinar em condições de campo, a taxa de infiltração (Ti) e a infiltração acumulada (I) no solo, com e sem cobertura vegetal morta; simular o processo de infiltração de água no solo com o modelo de GAML, usando diferentes metodologias de obtenção de seus parâmetros; e avaliar o modelo comparando os resultados simulados com os obtidos experimentalmente. Os ensaios foram realizados em um Cambissolo Háplico Tb Distrófico Podzólico, com utilização de simulador de chuvas. Utilizou-se parcelas experimentais com dimensões de 0,7 m de largura por 1,0 m de comprimento, que direcionavam o escoamento superficial produzido para uma caixa de coleta na qual o volume escoado era obtido com uso de Thalimedes, medindo-se o volume escoado. A infiltração foi calculada a partir da diferença entre o volume de água aplicado sobre a parcela e o volume de escoamento superficial coletado. Foram realizados nove testes, utilizando as seguintes intensidades de precipitação: 243, 245, 184, 170, 170 e 105 mm h-1 (solo com cobertura) e 115, 103 e 100 mm h-1 (solo sem cobertura). Foram realizadas simulações com o modelo de GAML testando diferentes combinações de propostas de determinação dos parâmetros de entrada: θS (umidade de saturação do solo ou porosidade total) e θW (umidade de saturação de campo) como valores de umidade na zona de transmissão; K0 (condutividade hidráulica do solo saturado) e Tie (taxa de infiltração estável) como valores de condutividade hidráulica na zona de transmissão (Kw) e o potencial matricial referente à umidade inicial do solo (ψ θi)), equações de Risse et al. (1995), que calcula ψf em função da textura do solo, e de Cecílio (2005) para o cálculo do potencial matricial na frente de umedecimento (ψf). Para avaliação do modelo, foi utilizado o índice de confiança ajustado (c ), proposto por Camargo & Sentelhas (1997). De acordo com os resultados, nota-se que o valor da Tie para os ensaios em solo com cobertura foi em média 40 mm h-1 enquanto para solo sem cobertura foi de 20 mm h-1, demonstrando o provável efeito do encrostamento superficial na redução da Tie. Quanto à simulação da infiltração, o modelo GAML com seus parâmetros originais não obteve bom desempenho pelo índice c , sendo este em 55% dos casos considerado de péssimo a mal (c ≤0,5), superestimando os valores de Ti e I. As combinações que utilizaram valores de ψf calculados pela equação de Risse et al. (1995) também apresentaram desempenho pelo índice c de péssimo a mal (c ≤0,5) em todos os ensaios, subestimando durante todo o tempo os valores de Ti e I, em ambas as condições de superfície. A combinação (K0, θs e equação de Cecílio (2005)) apresentou os melhores resultados, com desempenho pelo índice c em 66% dos casos classificado como bom ou superior (c ≥0,66). A utilização do valor da Tie para representar a condutividade hidráulica do perfil do solo apresentou-se como boa alternativa, devido à maior confiabilidade em sua determinação.
Among the several equations that were proposed for simulation of infiltration, the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) model is one of the most used in hydrological studies as it is based on the physical processes that occur in the soil during infiltration. However, some of its parameters do not match the real situation of the process of water infiltration in the soil. Thus, the objectives of this work was to determine the infiltration rate (Ti) and cumulative infiltration (I) in the soil under field conditions, with and without mulch; simulate the process of water infiltration in the soil with the GAML model, using different methodologies for obtaining its parameters; and evaluate the model by comparing simulated with experimental results. The trials were carried out in a Podzol Tb Dystrophic Haplic Cambisol, using a rain simulator. Experimental plots of 0.7 m width and 1 m length directed the surface runoff to a collection box in which the runoff volume was measured by a Thalimedes logger. Infiltration was computed from the difference between the water volume applied on the plot and the volume of the collected runoff. Nine tests were carried out using the following precipitation intensities: 243, 245, 184, 170, 170 and 105 mm h-1 (soil with mulch) and 115, 103 and 100 mm h-1 (soil without mulch). Simulations were performed with the GAML model to test different combinations of proposals to determine the entry parameters: θS (saturation moisture or total porosity) and θW (saturation field moisture) as moisture values in the transmission zone; K0 (saturated soil hydraulic conductivity) and Tie (stable infiltration rate) as values of hydraulic conductivity in the transmission zone (Kw) and the matric suction relative to the initial moisture content (ψ(θi)), equations of Risse et al. (1995) to calculate ψf as a function of soil texture, and Cecílio (2005) to calculate the matric suction in the wetting front (ψf). The confidence index (c') proposed by Camargo & Sentelhas (1997) was used to evaluate the model. The Tie for the trials in soil with mulch was 40 mm h-1 on the average, whereas in soil without mulch was 20 mm h-1, indicating the probable effect of the surface crusting on Tie reduction. As for the simulation of infiltration, the GAML model with its parameters did not have good performance by the c' index, which in 55% of the cases were considered as worse to bad (c'=0.5), overestimating Ti and I. The combinations using ψf calculated by the Risse s et al. (1995) equation also had performance by the c' index from worse to bad (c'=0.5) in all the trials, underestimating Ti and I during the whole time in both surface conditions. The combination (K0, θs and Cecílio s (2005) equation) showed the best results, with performance by the c' index in 66% of the cases considered as good or better (c'=0.66). The use of Tie values to represent hydraulic conductivity of the soil profile was proven a good alternative because the highest reliability in its determination.
Palavras-chave: Infiltração
Precipitação
Green-AMPT-Mein-Larson
Infiltration
Precipitation
Green-Ampt-Mein-Larson
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE AGUA E SOLO
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ
Programa: Mestrado em Engenharia Agrícola
Citação: ZONTA, João Henrique. Evaluation of the Green-Ampt-Mein-Larson model under field conditions. 2007. 86 f. Dissertação (Mestrado em Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2007.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3692
Data do documento: 24-Jul-2007
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