Caracterização hidrodinâmica de solos em campo e em laboratório : análise numérica e fractal

Abstract

A curva de retenção da água no solo h(θ) e a curva de condutividade hidráulica K(θ) são as características hidrodinâmicas do solo que se constituem nos principais dados de entrada de modelos numéricos da simulação do fluxo transitório da água e do transporte de contaminantes na zona não saturada do solo. Elas foram determinadas experimentalmente, por intermédio de ensaios de drenagem interna e de infiltração, e estimadas, utilizando o método inverso e funções hidropedológicas, para as camadas superficiais de dois solos: uma areia, num lisímetro, e um Neossolo Flúvico, de textura franca, localizado na estação experimental do Grupo de Física de Solo, DEN/UFPE. Para ambos os solos, a umidade e o potencial matricial foram obtidos de forma automatizada e armazenados em uma central de aquisição de dados. As funções hidráulicas utilizadas, para solução inversa, foram combinadas formando os chamados modelos VGBC(B) (van Genuchten-Burdine /Brooks & Corey), VGBC(M) (van Genuchten-Mualem /Brooks & Corey), VG(B) (van Genuchten-Burdine), VB(M) (van Genuchten-Mualem) e os modelos fractais MG (Média Geométrica do poro), PN (Poro Neutro) e PG (Poro Grande). As funções hidropedológicas utilizadas para h(θ) e K(θ) foram as propostas por Rawls & Brakensiek e por Cosby, respectivamente. A implementação do método inverso foi realizada combinando a sub-rotina DBCONF que minimiza uma função objeto usando o método quasi-Newton com o modelo hidrodinâmico, que resolve a equação de Richards. Os parâmetros foram obtidos minimizando-se a soma dos quadrados dos desvios entre a umidade medida e a calculada. Os pontos da curva de retenção da água no solo obtidos por intermédio da função hidropedológica foram bastante subestimados. A função hidropedológica forneceu valores satisfatórios apenas para K(θ) para a areia. Globalmente, como mostraram os resultados da análise estatística, para os solos estudados não ocorreram grandes diferenças na capacidade de descrever os dados experimentais a partir dos modelos clássicos e dos modelos fractais. Para ambos os solos, o melhor modelo clássico foi o VG(B) e o melhor modelo fractal foi o MG