VirtualSoil: como utilizar escenarios virtuales para tomar decisiones

VirtualSoil:VirtualSoil: cómo utilizar escenarios virtuales

para tomar decisiones

MIREIA FONTANET AMBRÒS

Msc. Hidrogeóloga

mireia@lab‐ferrer.com

VirtualSoil; cómo utilizar escenarios virtuales para tomardecisiones

• INTRODUCCIÓN• INTRODUCCIÓN• OBJECTIVOS• ANTECEDENTES

• Virtual Soils• Técnica de Riego per Gotero Enterrado (RGE)• Caracteritzación hidráulica y métodos utilitzados

É• MATERIALES Y MÉTODOS• Situación zona• Datos existentes

C i ió d l l• Caracteritzación del suelo • Validación del método de caracteritzación• Aplicación de la caracteritzación hidráulica

• RESULTADOS• RESULTADOS• Caracteritzación hidráulica• Validación del método de caracteritzación• Aplicación de la caracteritzación hidráulica• Aplicación de la caracteritzación hidráulica

• CONCLUSIONESMireia Fontanet Ambròs VirtualSoil; cómo utilizar escenarios virtuales para tomar decisiones

INTRODUCCIÓNAGRICULTURAAGRICULTURA

Buena gestión agua riego

Buena productivitdad cultivo riegocultivo

Movimento agua en la Zona No Saturada (ZNS) ( )

suelo

Monitoritzación agua del suelo

Caracteritzación hidráulica del suelo

Métodos directos y experimentales

Métodos indirectos y estimativos

Diferentes parámetros hidráulicos

Resultados diferentes Modelo de simulación

Parámetros hidráulicos

representativos

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INTRODUCCIÓNSUELO PARCELA

Parámetros P á thidráulicos métododirecto y

experimental

Parámetroshidráulicos métodoindirecto y estimativo

Input

Comparaciónoutput con datos deoutput con datos de

campo

Validación métodocaracteritzación

Avaluación de una realidad virtual

concreta (VirtualSoil)


OBJECTIVOSOBJECTIVOS

1‐ Demostrar que la caracteritzación experimental (sistemas Hyprop, WP4c y Ksat) proporcionan parámetros hidráulicos más representativos dely Ksat) proporcionan parámetros hidráulicos más representativos del suelo real que la caracteritzación estimativa (Model Rosetta).

2‐ Utilitzar esta caracteritzación para aplicar una realidad virtual (VirtualSoil) concreta, red de Riego por Gotero Enterrado.concreta, red de Riego por Gotero Enterrado.


ANTECEDENTES

Ü ( )

Virtual soils

• Según SCHLÜTER et al., (2012)

Caracteritzación hidráulica del suelo representativa

Condiciones de contorno en el

modelo adequadas

Simulación de situaciones concretas de

la ZNS


ANTECEDENTES

E l ió d l Ri

Técnica de Riego por Gotero Enterrado (RGE)

• Evolución del Riego por Gotero Superficial

• Minimitzar Evaporación• Minimitzar Evaporación• Aumenta la eficiencia del riegoriego

• Reducción mantenimentn red

FONT: www.geoflow.com

red• No se conoce la morfología del bulbo demorfología del bulbo de humectació

FONT:www.southerndrip.com


ANTECEDENTESANTECEDENTESTécnica de Riego por Gotero Enterrado (RGE)

Bulbo humectación:‐ Textura y estructura suelo.‐ Horas e intensidad del riego.‐ Estado en el crecimiento del cultivo.

Condiciones ideales:

FONT: www.geoflow.com

Condiciones ideales:‐ Máxima extensión lateral bulbo humectación.‐ Cubrir la zona radicular en profunditat.‐ Superfície de humectación.‐ Condiciones de ADP.

FONT: www.agh2education.weebly.com


ANTECEDENTESCaracteritzación hidráulica del sueloCaracteritzación hidráulica del suelo

ó d d ( )• Curva Retención Humedad (CRH)– Van Genuchten (1980), van Genuchten bimodal

(DURNER 1994), Brooks & Corey (1964)..

• Curva Conductividad Hidráulica No Saturada (CCH)

– Mualem (1976)( )

• Conductividad Hidráulica Saturada (Ks)• Densidad Aparente (δap)• Porosidad (θ)• Textura


ANTECEDENTESMétodos de caracteritzación hidráulica

C O S O S É C• FUNCIONS EDAFO – TRANSEFRÉNCIA • EXPERIMENTALES

ÓROSETTA (SCHAAP, 2001)SAXTON (SAXTON & RAWLS, 1986)

PLACAS PRESIÓN (RICHARDS, 1949)MESAS DE TENSIÓN

‐ Fáciles de utilitzar‐ Económicos‐ Rápidos

‐ Senzillos‐ Experimentales

Rápidos

‐ Generan parámetros hidráulicos que no son del suelo

‐ LentosMuestra alteradaque no son del suelo

caracteritzado‐ No tienen en cuenta la estructura del suelo

‐Muestra alterada

estructura del suelo


ANTECEDENTESMétodos de caracteritzación hidráulica

E i HYPROP WP4 KS tEquipo HYPROP WP4c KSat

MétodoEvaporimétrico(SCHINDLER, 2010)

Punto de Rosada(CAMPBELL et al., 2007)

Ley de Darcy(DRACY, 1856)

Determinacione

CRH (0 – 85 KPa)CCHδapθ

CRH (0,5 – 300 MPa) Kss θ


MATERIALES Y MÉTODOSSituación parcel experimental


MATERIALES Y MÉTODOSDatos existentes

CAMPBELL, 1982

373 mm373 mm

456 mmθC ( 3/ 3) θ ( 3/ 3)θCc (cm3/cm3) θpmp (cm3/cm3)

15 cm 0,31 0,1930 cm 0,31 0,1545 cm 0,28 0,17


MATERIALES Y MÉTODOSCaracteritzación hidráulica – Muestreo

Muestra alterada

Muestra inalterada (Método experimental)

Muestra alterada (Método Rosetta)


MATERIALES Y MÉTODOSCaracteritzación hidráulica – Ensayosy

MUESTRA ALTERADA

MUESTRA INALTERADA

Mireia Fontanet Ambròs ICGC, Barcelona, 10 juliol 2015

MATERIALES Y MÉTODOSObtención parámetros hidráulicosp


MATERIALES Y MÉTODOSPrograma Hydrus y Ecuación de Richards

• Validación del método de caracteritzación

g y y

a dac ó de étodo de ca acte t ac ó• Simulación: Aplicación de la caracteritzaciónhid á lihidráulica

• Hydrus 2D v.2.04.0520 (SIMUNEK et al., 1980)

RICHARDS, 1931


MATERIALES Y MÉTODOSValidación método caracteritzaciónValidación método caracteritzación

P 373 mm

ETP = 456 mm

P = 373 mm

ETP = 456 mm

Id muestra θs(cm3/cm3) θr(cm3/cm3) α(1/h) n(-) Ks (cm/d)

Rosetta

Id muestra θs(cm /cm ) θr(cm /cm ) α(1/h) n(-) Ks (cm/d)A15_1 0,3827 0,0362 0,0227 1,3674 25,26A30_1 0,3806 0,0434 0,0057 1,4845 18,61A45_1 0,3907 0,0507 0,0024 1,7298 15,08A60_1 0,3966 0,0525 0,0015 2,0407 15,29

Id muestra θs(cm3/cm3) θr(cm3/cm3) α(1/h) n(-) Ks (cm/d)A15_1 0,464 0,085 0,1286 1,307 120A30 1 0 441 0 000 0 0703 1 155 98

Experimental

A30_1 0,441 0,000 0,0703 1,155 98A45_1 0,334 0,000 0,3410 1,142 95A60_1 0,467 0,000 0,0097 1,235 121


MATERIALES Y MÉTODOSSimulación: Aplicación caracteritzación hidráulicaSimulación: Aplicación caracteritzación hidráulica

D

Dd

dFONT: www.askgillevy.com modificat

Q = 2,1 l/hd = 0,5 mD 0 5 m

Z : 20 cm ; 25 cm ; 30 cmReg: 1 h/d ; 2 h/d ; 3 h/d

EvaporaciónDrenajeSolapamiento bulbosD = 0,5 m Reg: 1 h/d ; 2 h/d ; 3 h/d Solapamiento bulbosCondiciones ADP


MATERIALES Y MÉTODOSSimulación 2: Aplicación caracteritzación hidráulica

Entradas Salidashr P EP RWP

MAYO1 h/d2 h/d3 h/d

0 mm/d 5 mm/d 5 mm/d 14 días


RESULTADOS DE LA CARACTERITZACIÓN

ROSETTA

Id mostra θs(cm3/cm3) θr(cm3/cm3) α(1/h) n(-) Ks (cm/d)A15_1 0,3827 0,0362 0,0227 1,3674 25,26

EXPERIMENTAL

A30_1 0,3806 0,0434 0,0057 1,4845 18,61A45_1 0,3907 0,0507 0,0024 1,7298 15,08A60_1 0,3966 0,0525 0,0015 2,0407 15,29Mitja 0,39 0,05 0,01 1,66 18,56

EXPERIMENTAL

Id muestra θs(cm3/cm3) θr(cm3/cm3) α(1/h) n(-) Ks (cm/d) ECMA15_1 0,464 0,085 0,1286 1,307 120 0,0042A15 2 0 404 0 0 042 1 168 150 0 0083A15_2 0,404 0 0,042 1,168 150 0,0083A15_3 0,403 0 0,0871 1,132 118 0,0118A15_4 0,406 0,018 0,0499 1,172 87 0,007A15_5 0,425 0 0,0303 1,143 111 0,0085A30_1 0,441 0 0,0703 1,155 98 0,0093A30_2 0,45 0 0,0596 1,134 132 0,0096A30_3 0,376 0 0,0475 1,114 90 0,0105A30_4 0,391 0 0,037 1,12 82 0,0124A30_5 0,411 0 0,0382 1,138 116 0,0153A45 1 0 334 0 0 341 1 142 95 0 0051A45_1 0,334 0 0,341 1,142 95 0,0051A45_2 0,408 0 0,0268 1,137 71 0,0096A45_3 0,457 0 0,0227 1,133 63 0,0105A45_4 0,408 0 0,321 1,127 73 0,0108A60_1 0,467 0 0,0097 1,235 121 0,009


Mitja 0,42 0,01 0,09 1,16 101,80 0,01

RESULTADOSSimulación 1: Validación método caracteritzación

15 cm ECM (cm3/cm3) Índice WillmottCaract. Estimada

0,050 0,56

Caract. Experimental

0,024 0,92

30 cm ECM (cm3/cm3) Índice WillmottCaract. Estimada

0,035 0,70


0,025 0,94

45 cm ECM (cm3/cm3) Índice Willmott45 cm ECM (cm /cm ) Índice WillmottCaract. Estimada

0,019 0,84


0,023 0,83


RESULTADOSSimulación 2: Aplicación caracteritzación hidráulica

Z

16% ETP

20 cm 25 cm 30 cmo

1 h/d ER = 11,25 mm ER = 11,20 mm ER = 2 mm

2,8% ETPRiego D = 0,02 mm D = 0,02 mm D = 0,03 mm

2 h/d ER = 25 mm ER = 25 mm ER = 2 mm

D = 0,45 mm D = 0,05 mm D = 0,06 mm

3 h/d ER= 37,5 mm ER = 35 mm ER = 2,9 mm

D = 1 mm D = 1,5 mm D = 2,5 mm4,1% ETP

35,7% ETP 50% ETP


RESULTADOSSimulación 2: Aplicación caracteritzación hidráulica

θCc(cm3/cm3)

θpmp (cm3/cm3)

15 cm 0,31 0,1930 cm 0,31 0,1545 cm 0,28 0,17


CONCLUSIONES

• Se ha demostrado que caracterizando el suelo con métodos experimentales, se generan unos parámetros hidráulicos más representativos que si se caracteriza el suelo con métodos estimativoscaracteriza el suelo con métodos estimativos.

• Se ha simulado una realidad virtual de una red de Riego por Gotero Enterrado y se ha evaluado cómo se tendría que manejar el riego.

Z = 30 cm E = 2 mm; D = 0,06 mmRiego = 2 h/d Condiciones ADP y superficie humectación

E l d i t l RGE t d í i t l d d h d d– En el caso de instalar una RGE se tendrían que instalar sondas de humedad.


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