virtualsoil: como utilizar escenarios virtuales para tomar decisiones
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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)
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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MATERIALES Y MÉTODOSSituación parcel experimental
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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
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MATERIALES Y MÉTODOSCaracteritzación hidráulica – Muestreo
Muestra alterada
Muestra inalterada (Método experimental)
Muestra alterada (Método Rosetta)
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MATERIALES Y MÉTODOSCaracteritzación hidráulica – Ensayosy
MUESTRA ALTERADA
MUESTRA INALTERADA
Mireia Fontanet Ambròs ICGC, Barcelona, 10 juliol 2015
MATERIALES Y MÉTODOSObtención parámetros hidráulicosp
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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
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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
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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
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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
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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
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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
Caract. Experimental
0,025 0,94
45 cm ECM (cm3/cm3) Índice Willmott45 cm ECM (cm /cm ) Índice WillmottCaract. Estimada
0,019 0,84
Caract. Experimental
0,023 0,83
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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
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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
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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
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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
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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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¡GRACIAS!