Sobre la descripción de las transferencias de masa y energía en sistemas de drenaje agrícola con las ecuaciones de Richards y Boussinesq

• Manuel Zavala ^[1] ; Heber Saucedo ^[3] ; Carlos Fuentes ^[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

  Mostrar afiliaciones +
• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 3, Nº. 4 (octubre-diciembre de 2012), 2012, págs. 27-39
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Description of mass and energy transfers in agricultural drainage systems with the Richards and Boussinesq equations
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Se analizan dos modelos mecanicistas para simular el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje agrícola subterráneo; el primer modelo resuelve la ecuación de Richards sobre un dominio bidimensional, usando una condición de frontera tipo radiación no lineal en el perímetro del dren; el segundo modelo aplica la ecuación de Boussinesq con coeficiente de almacenamiento variable en un dominio unidimensional, imponiendo en los drenes condiciones de frontera de radiación fractal. Se evalúa la capacidad de descripción de ambos modelos de simulación, considerando el caso de un acuífero libre somero con recarga vertical nula, obteniéndose que la aproximación basada en la ecuación de Richards proporciona mejores descripciones de los procesos de transferencia de masa y energía que ocurren en los sistemas de drenaje agrícola, y que la ecuación de Boussinesq no puede describir simultáneamente las transferencias de masa y energía descritas con la ecuación de Richards. Se muestra, por una parte, que cuando el modelo de Boussinesq se usa en la resolución de problemas inversos para estimar la conductividad hidráulica a saturación del suelo (Ks), se obtienen valores para este parámetro mayores a los calculados con el modelo basado en la ecuación de Richards. Por otra parte, se denota que cuando Ks es estimada a partir del modelo de Richards y el valor así obtenido es usado en el modelo de Boussinesq para estimar la separación entre drenes, se obtienen separaciones más cortas de lo necesario.

  • English

    Two mechanistic models to simulate water flow in a subsurface drainage system are analyzed. The first model solves the Richards equation on a two-dimensional domain using a nonlinear radiation condition for the perimeter of the drains. The second model uses the Boussinesq equation with the variable storage coefficient on a one-dimensional domain, applying fractal radiation boundary conditions to the drains. The descriptive capacity of both simulation models was evaluated, considering the case of a free shallow aquifer with null vertical recharge. The results indicate that the approach using the Richards equation provides better descriptions of mass and energy transfer processes in agricultural drainage systems and the Boussinesq equation cannot simultaneously describe the mass and energy transfers described with Richards equation. It is shown that when the Boussinesq model is used to solve inverse problems to estimate hydraulic conductivity at soil saturation (Ks), the values obtained are greater than those calculated with the Richards equation model. In addition, when Ks is calculated using the Richards model and the value obtained is used in the Boussinesq model to calculate the separation between drains, separations are obtained that are shorter than necessary.