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 tomar
decisiones
• 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
• Aplicación de la caracteritzación hidráulica• Aplicación de la caracteritzación hidráulica
• CONCLUSIONES
Mireia Fontanet Ambròs VirtualSoil; cómo utilizar escenarios virtuales para tomar decisiones

INTRODUCCIÓN
AGRICULTURAAGRICULTURA
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

INTRODUCCIÓN
SUELO PARCELA
Parámetros
P á t
hidráulicos método
directo y
experimental
Parámetros
hidráulicos método
indirecto y estimativo
Input
Comparación
output con datos deoutput con datos de
campo
Validación método
caracteritzación
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

ANTECEDENTESANTECEDENTES
Técnica 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

ANTECEDENTES
Caracteritzación 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

ANTECEDENTES
Métodos 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
‐ Lentos
Muestra alteradaque no son del suelo
caracteritzado
‐ No tienen en cuenta la
estructura del suelo
‐ Muestra alterada
estructura del suelo

ANTECEDENTES
Métodos de caracteritzación hidráulica
E i HYPROP WP4 KS tEquipo HYPROP WP4c KSat
Método
Evaporimétrico
(SCHINDLER, 2010)
Punto de Rosada
(CAMPBELL et al., 2007)
Ley de Darcy
(DRACY, 1856)
Determinacione
CRH (0 – 85 KPa)
CCH
δap
θ
CRH (0,5 – 300 MPa) Ks
s θ

MATERIALES Y MÉTODOS
Situación parcel experimental

Datos existentes CAMPBELL, 1982
373 mm373 mm
456 mm
θC ( 3/ 3) θ ( 3/ 3)θCc (cm3/cm3) θpmp (cm3/cm3)
15 cm 0,31 0,19
30 cm 0,31 0,15
45 cm 0,28 0,17

Caracteritzación hidráulica – Muestreo
Muestra alterada
Muestra inalterada
(Método experimental)
Muestra alterada
(Método Rosetta)

Caracteritzación hidráulica – Ensayosy
MUESTRA ALTERADA
MUESTRA INALTERADA
Mireia Fontanet Ambròs ICGC, Barcelona, 10 juliol 2015

Obtención parámetros hidráulicosp

Programa Hydrus y Ecuación de Richards
g y y
a dac ó de étodo de ca acte t ac ó
• Simulación: Aplicación de la caracteritzación
hid á lihidráulica
• Hydrus 2D v.2.04.0520 (SIMUNEK et al., 1980)
RICHARDS, 1931

Validación 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 25,26
A30_1 0,3806 0,0434 0,0057 1,4845 18,61
A45_1 0,3907 0,0507 0,0024 1,7298 15,08
A60_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 1,307 120
A30 1 0 441 0 000 0 0703 1 155 98
Experimental
A30_1 0,441 0,000 0,0703 1,155 98
A45_1 0,334 0,000 0,3410 1,142 95
A60_1 0,467 0,000 0,0097 1,235 121

Simulación: Aplicación caracteritzación hidráulicaSimulación: Aplicación caracteritzación hidráulica
D
D
d
d
FONT: www.askgillevy.com modificat
Q = 2,1 l/h
d = 0,5 m
D 0 5 m
Z : 20 cm ; 25 cm ; 30 cm
Reg: 1 h/d ; 2 h/d ; 3 h/d
Evaporación
Drenaje
Solapamiento bulbosD = 0,5 m Reg: 1 h/d ; 2 h/d ; 3 h/d Solapamiento bulbos
Condiciones ADP

Simulación 2: Aplicación caracteritzación hidráulica
Entradas Salidas
hr P EP RWP
MAYO
1 h/d
2 h/d
3 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 18,61
A45_1 0,3907 0,0507 0,0024 1,7298 15,08
A60_1 0,3966 0,0525 0,0015 2,0407 15,29
Mitja 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) ECM
A15_1 0,464 0,085 0,1286 1,307 120 0,0042
A15 2 0 404 0 0 042 1 168 150 0 0083A15_2 0,404 0 0,042 1,168 150 0,0083
A15_3 0,403 0 0,0871 1,132 118 0,0118
A15_4 0,406 0,018 0,0499 1,172 87 0,007
A15_5 0,425 0 0,0303 1,143 111 0,0085
A30_1 0,441 0 0,0703 1,155 98 0,0093
A30_2 0,45 0 0,0596 1,134 132 0,0096
A30_3 0,376 0 0,0475 1,114 90 0,0105
A30_4 0,391 0 0,037 1,12 82 0,0124
A30_5 0,411 0 0,0382 1,138 116 0,0153
A45 1 0 334 0 0 341 1 142 95 0 0051A45_1 0,334 0 0,341 1,142 95 0,0051
A45_2 0,408 0 0,0268 1,137 71 0,0096
A45_3 0,457 0 0,0227 1,133 63 0,0105
A45_4 0,408 0 0,321 1,127 73 0,0108
A60_1 0,467 0 0,0097 1,235 121 0,009
Mitja 0,42 0,01 0,09 1,16 101,80 0,01

RESULTADOS
Simulación 1: Validación método caracteritzación
15 cm ECM (cm3/cm3) Índice Willmott
Caract.
Estimada
0,050 0,56
Caract.
Experimental
0,024 0,92
30 cm ECM (cm3/cm3) Índice Willmott
Caract.
Estimada
0,035 0,70
Caract.
Experimental
0,025 0,94
45 cm ECM (cm3/cm3) Índice Willmott45 cm ECM (cm /cm ) Índice Willmott
Caract.
Estimada
0,019 0,84
Caract.
Experimental
0,023 0,83

RESULTADOS
Z
16% ETP
20 cm 25 cm 30 cm
o
1 h/d ER = 11,25 mm ER = 11,20 mm ER = 2 mm
2,8% ETP
Riego
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 mm
4,1% ETP
35,7% ETP 50% ETP

RESULTADOS
θCc
(cm3/cm3)
θpmp
(cm3/cm3)
15 cm 0,31 0,19
30 cm 0,31 0,15
45 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 mm
Riego = 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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