virtualstil - blog del biofísica de labferrer
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VIRTUALSTIL
Simulador de realidades virtuales de la humedad del suelo
Y Y Y Y VIRTUALSTIL
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ÍÍÍÍ
Modalidad A: Tecnología
Mireia Fontanet Ambròs VIRTUALSTIL
VIRTUALSTIL
MIREIA FONTANET AMBRÒS(1986)
Curso Hidrología Subterránea (FCIHS- UPC)Curso Hidrología Subterránea (FCIHS- UPC)2011 - 2012
Geología (UAB)2003 - 2007
Mireia Fontanet Ambròs VIRTUALSTIL
Naturaleza del proyecto
VIRTUALSTIL combinación de tecnología, sistemas de medición y
programas informáticos para la simulación de la humedad del suelo no saturado.
El proyecto surge con …
… necesidad de conocer mejor el movimiento del agua en el suelo
Proyecto realizado con la ayuda de…
Mireia Fontanet Ambròs VIRTUALSTIL
Naturaleza del proyecto
INPUT OUTPUT
Estimación INPUT Estimación OUTPUT
Estimación Parámetros hidráulicos
Resultados estimativos y aproximados
REALIDADES VIRTUALES
Simulación
Medición INPUT OUTPUT Ajustado
Mireia Fontanet Ambròs VIRTUALSTIL
Medición Parámetros Hidráulicos
Resultados más ajustados a la Realidad
Curva Retención Humedad (CRH)Curva Conductividad Hidráulica No Sat. (CNS)Conductividad Hidráulica Saturada (Ks)Densidad aparente (DA)Porosidad (θ)
Campos de aplicación VIRTUALSTIL
AGRICULTURAMEDIT
AMBIENTE•Eficiencia riego•Validación de la red de riego.•Diseño de una red de
•Contaminación por nitratos.•Cálculo de la Huella Hídrica.
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HIDRTGETLTGÍA INGENIERÍA CIVIL
•Diseño de una red de riego.
Hídrica.
•Recarga de acuíferos.•Estudio de balsas de recarga artificial.
•Interacción de obras subterráneas lineales con el subsuelo
¿Para quien está pensado?
• Investigadores y centros de investigación.
• Soporte a proyectos de I+D académicos.académicos.
• Empresas instaladoras de redes de riego.
• Consultorías
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Estructura de VIRTUALSTIL
• Necesidad previa
• Módulo IMódulo II
Caso real
• Módulo II• Módulo III
Realidad virtual
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VIRTUALSTIL
TOMA DE MUESTRAS
OBTENCIÓN DATOS
Tbtención experimental y modelización de los parámetros hidráulicos
DISEÑO DEL MODELO
SIMULACIÓN REALIDAD VIRTUAL
Diseño del modelo y simulación del movimiento de agua y transporte de solutos en la ZNS
Realización del proyecto
DATOS EXPERIMENTALES
AJUSTE DATOS A UN MODELO
MATEMÁTICO
MÓDULO I
REALIDAD VIRTUAL
OBTENCIÓN DATOS
FINALES
MÓDULO II
PROYECTO DE CADA CASO
MÓDULO IIIMireia Fontanet Ambròs VIRTUALSTIL
Módulo I: Obtención experimental y modelización de los parámetros hidráulicos
• Toma de muestras • Zonificación de la zona
• Diferenciación horizontes
• Realización ensayos• Hyprop + WP4c• Hyprop + WP4c
• Ksat
• Ajuste a modelos matemáticos• Hyprop Fit
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INPUT
Métodos avanzados y nuevos en el mercado
Módulo II: Diseño del modelo y simulación del movimiento de agua y transporte de solutos en la ZNS
• Hydrus 2D
– Proceso a simular y tiempo
– Malla
– Condiciones de contorno
– Condiciones iniciales
INPUT
– Condiciones iniciales
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OUTPU
Módulo III: Realización del proyecto
• En función del caso a resolver y resultados se plantea un proyecto u otro
Ej. Rediseño red de riego
Ej. Recalculo de un balance hídrico de una cuencaEj. Recalculo de un balance hídrico de una cuenca
Ej. Cuantificar el efecto por nitratos
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Aplicación de VIRTUALSTIL:Eficiencia en un sistema de riego
localizadolocalizado
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Eficiencia en un sistema de riego localizado
¿Necesidad?
Conocer como se comportan los bulbos de humectación generados por los emisores de agua
¿Cómo se comporta el agua en el subsuelo?
Eficiencia en un sistema de riego localizado
Objetivos de VIRTUALSTIL
• Conocer como se comporta los bulbos de humectación de los emisores.
• Verificar que se cumplen las condiciones óptimas para el cultivo.
• Validar el diseño de la red de riego.
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Condiciones iniciales de la parcela
• Parcela de manzanos• Separación entre hileras 3,75 m• Separación entre árboles 1,1 m• Separación entre emisores 0,6 m•Profundidad emisores 0,2 m• Riego de 5 l/m2h durante 3 h/d
¿Buen diseño de la red de riego?
¿Uso eficiente agua?
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Módulo I: Datos experimentales o parámetros hidráulicos input
Etiqueta muestra
Profundidad (cm)
Potencia horizonte
(m)
Densidad aparente (g/cm3)
Porosidad Arcilla (%) Limo (%) Arena (%)Materia orgánica
(%)
Mb_0015 0 - 15 0,15 1,43 0,46 16,8 51,9 31,3 1,71
Mb_0030 15 - 30 0,15 1,39 0,48 15,1 56,8 28,1 1,09
Mb_0045 30 - 45 0,15 1,43 0,46 11,2 56,9 31,9 0,51
Mb_0060 45 - 60 0,15 1,38 0,48 9,6 54,5 35,9 0,38
Análisis granulométrico de los 4 horizontes diferenciados
Etiqueta α1 n1 θr θs α2 n2 w2
Ks
(cm/d) δap θ
Mb_0015 0,0606 2,0880 0,0000 0,3360 0,0003 1,5090 0,6140 57,00 1,37 0,48
Mb_0030 0,0606 1,6270 0,0010 0,3700 0,0004 1,4700 0,7560 8,36 1,39 0,48
Mb_0045 0,0015 1,3480 0,0000 0,4160 0,3820 1,9650 0,1400 1,95 1,48 0,44
Mb_0060 0,0015 1,4560 0,0000 0,4680 0,0386 1,3050 0,3350 23,24 1,38 0,48
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Análisis granulométrico de los 4 horizontes diferenciados
Parámetros hidráulicos modelados con el modelo matemático van Genuchten bimodal (Durner, 2004)
Módulo II: Diseño del modelo de simulación
Caudal del emisor de 3,1 cm/d
N1
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N2
N3
N4
Módulo II: Resultados
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Módulo II: Resultados
-2500
-2000
-1500
-1000
Observation Nodes: Pressure Heads
0.180
0.185
0.190
0.195
0.200
Observation Nodes: Water Content
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-4000
-3500
-3000
0 1 2 3 4 5 6 7
Time [days]N1
N2
N3
N4
0.160
0.165
0.170
0.175
0 1 2 3 4 5 6 7
Time [days]N1
N2
N3
N4
Módulo II: resultados
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Los bulbos no llegan a juntarse y se produce evaporación y transpiración en el espacio entre bulbos
Módulo III: validación de la red de riego
• Conclusiones de la simulación:• Los bulbos de humectación no llegan a las condiciones
óptimas para el desarrollo del cultivo.
• La red de riego no está bien diseñada.
• El riego no es eficiente ya que el cultivo no se podrá desarrollar correctamente.desarrollar correctamente.
• Propuestas de mejora:• Rediseño de la red de riego de forma que el riego sea
eficiente con el cultivo.
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• Actividades a realizar• Juntar los emisores a 0,3 m de distancia, de forma que
los bulbos de humectación se puedan juntar.
• Para seguir regando 5 l/m2d se tienen que reducir las horas de riego hasta 1, 4 h/d.
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¿Ahorro?
• Se utiliza la misma cantidad de agua de riego pero….
… de forma eficiente
… con beneficio del cultivo… con beneficio del cultivo
… mejor y mayor producción
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Conclusiones de VIRTUALSTIL
• VIRTUALSTIL ha mostrado y descrito como se comportan los bulbos de humectación.
• VIRTUALSTIL ha verificado si se cumplen las condiciones óptimas para el desarrollo de los cultivos.cultivos.
• VIRTUALSTIL ha validado la red de riego para que el uso del agua sea eficiente.
• Con esta información se han podido realizar las medidas correctoras adecuadas para realizar un uso eficiente y correcto del agua.
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Agradecimientos
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