Solución numérica de las ecuaciones de transferencia de agua y solutos en riego y drenaje
Se presenta una modelación de la transferencia de agua y transporte de solutos en sistemas de drenaje agrícola subterráneo. Las transferencias de agua se modelan con la ecuación de Richards para el proceso de infiltración y la ecuación de Boussinesq para el proceso de drenaje. El transporte de solut...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | México |
| Institución: | Universidad Autónoma de Querétaro |
| Repositorio: | Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma de Querétaro |
| OAI Identifier: | oai:ri-ng.uaq.mx:123456789/571 |
| Acceso en línea: | http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/571 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Advection dispersion equation Boussinesq equation Ecuación advección dispersión Ecuación de Boussinesq Ecuación de Richards Richards equation INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA |
| Sumario: | Se presenta una modelación de la transferencia de agua y transporte de solutos en sistemas de drenaje agrícola subterráneo. Las transferencias de agua se modelan con la ecuación de Richards para el proceso de infiltración y la ecuación de Boussinesq para el proceso de drenaje. El transporte de solutos acoplada a las ecuaciones anteriores se modela con la ecuación advección-dispersión. La solución de las ecuaciones se realiza de manera numérica utilizando el método de diferencias finitas. Los parámetros que intervienen en estas ecuaciones se estiman mediante la aplicación de una metodología basada en la curva granulométrica y problemas inversos. La capacidad descriptiva de las soluciones se verifica mediante un experimento realizado en laboratorio. El suelo que se utiliza es de textura limosa con características salinas. A partir del análisis granulométrico se estiman los parámetros de forma de la curva de retención (m, n), ligados mediante modelos fractales de conductividad, y con los datos de la lámina infiltrada se realiza la modelación inversa con la ecuación de Richards a fin de encontrar los parámetros de escala s K y yd que reproduzcan los datos experimentales. Con los parámetros de escala encontrados con la ecuación de Richards, se reproduce la lámina drenada con la ecuación de Boussinesq, imponiendo una condición de radiación en los drenes, optimizando el parámetro de conductancia adimensional (k). La lámina drenada teórica no es la misma a la experimental, por lo que se procede a optimizar tres parámetros: es decir, la conductancia adimensional y los parámetros de escala de las características hidrodinámicas. Los valores que se obtienen en el proceso de drenaje son diferentes a los estimados en el proceso de infiltración, lo cual evidencia que existe un fenómeno de histéresis en el suelo. La evolución de la concentración de sales se reproduce con la ecuación advección-dispersión acoplada a la ecuación de Boussinesq, encontrando el parámetro de dispersividad (l) que reprodujera los datos experimentales. Se presentan simulaciones del abatimiento del nivel freático para diferentes separaciones entre drenes, con la finalidad de mostrar escenarios posibles para eliminar los excesos de agua y mantener a las plantas en óptimas condiciones. Además, se muestra la disminución de la concentración de sales en el perfil del suelo como función del número de lavados del mismo. Finalmente, los resultados que se obtienen permiten recomendar la metodología de caracterización hidrodinámica empleada y las soluciones mostradas, para estudiar la transferencia de agua y transporte de solutos en el diseño de sistemas de drenaje agrícola parcelario. |
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