Modelo de radiación fractal para el drenaje agrícola basado en las ecuaciones de Richards y Boussinesq

• Zavala, Manuel ^[1] ; Saucedo, Heber ^[3] ; Fuentes, Carlos ^[2]
  1. [1] Universidad Autónoma de Zacatecas

     Universidad Autónoma de Zacatecas

     México

     
  2. [2] Universidad Autónoma de Querétaro

     Universidad Autónoma de Querétaro

     México

     
  3. [3] Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

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• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 2, Nº. 3 (julio-septiembre de 2011), 2011, págs. 141-157
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Fractal radiation model for agricultural drainage based on the Richards and Boussinesq equations.
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    Se aborda la descripción del movimiento del agua en un sistema de drenaje agrícola subterráneo con un modelo basado en el acoplamiento de las ecuaciones de Richards y de Boussinesq, con capacidad de almacenamiento variable sujeta en la frontera de los drenes a una condición de radiación fractal. El modelo se aplica para describir el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje instalado en campo, el cual permite estudiar separaciones entre drenes de 40 y 25 m. La mayor parte de la caracterización hidráulica del sistema es realizada de manera independiente de los eventos de drenaje, empleando una metodología basada en la curva granulométrica y porosidad total del suelo. Las evoluciones experimentales de la lámina drenada y del abatimiento del manto freático asociadas con la separación entre drenes de 40 m permiten calibrar dos parámetros del modelo propuesto, la escala de presión que interviene en la curva de retención de humedad del suelo y el parámetro de escala de la radiación fractal. La evidencia experimental correspondiente a la separación entre drenes de 25 m permite mostrar que el parámetro de escala de la radiación fractal es independiente de la separación entre drenes y que puede suponerse proporcional a la conductividad hidráulica a saturación del suelo. Se muestra que las hipótesis clásicas del drenaje agrícola que representan de manera simplificada las transferencias desarrolladas en la zona parcialmente saturada del suelo, considerando el término de recarga de la ecuación de Boussinesq nulo o igual a la evapotranspiración, trasladan la incertidumbre de lo que pasa en esta zona a los parámetros estimados a partir de las pruebas de drenaje.

  • English

    The movement of water in an agricultural subsurface drainage system is analyzed using a model based on the coupling of the Richards equation and the Boussinesq equation, with variable storage capacity subject to the drain fractal boundary radiation condition. The model is used to describe the hydraulic operation of a drainage system installed in the field, which allows for studying drain separations of 40 m and 25 m. Most of the hydraulic characterization of the system is conducted independently of drainage tests using a methodology based on the granulometric curve and total porosity of the soil. The experimental evolutions of the drained depth and the decrease in the hydraulic head associated with a 40 m separation between drains allow for calibrating two parameters of the proposed model: the pressure scale related to the soil-water retention curve and the scale parameter of the fractal radiation. The experimental evidence corresponding to a 25 m separation between drains enables showing that the scale parameter of fractal radiation is independent of the drain separation, and that it can be assumed to be proportional to the saturated hydraulic conductivity of the soil. It is shown that the classical hypotheses regarding agricultural drainage represent, in a simplified manner, the transfers developed in the partially-saturated zone, considering the recharge term in the Boussinesq equation to be null and or equal to the evapotranspiration rate; transferring uncertainty about what happens in the zone to the parameters estimated based on drainage tests.