Comparison of the inverse modeling approach and traditional methods to estimate the unsaturated hydraulic properties in a sandy loam soil

Abstract

O objetivo deste trabalho é comparar o uso da solução inversa na estimativa das propriedades hidráulicas do solo com a análise tradicional de dados por infiltrômetro de disco de tensão (IDT), dados de retenção em campo e funções de pedotransferência (FPTs) comumente usadas. Os dados de campo foram coletados em uma parcela experimental localizada em Bahía Blanca, Argentina. A infiltração no campo sob condições saturadas foi medida pelo método do furo inverso e a infiltração sob condições insaturadas foi realizada com IDT. Os dados de retenção de campo (θ(h)) também foram coletados periodicamente. O software HYDRUS 2D/3D foi utilizado para otimizar os parâmetros hidráulicos do solo por solução inversa, de acordo com os dados do IDT. A condutividade hidráulica saturada medida pelo método do furo inverso (5.53 cm.h-1) e calculada pela abordagem analítica de Wooding (5.35 cm.h-1) e simulações numéricas inversas (5.36 cm.h-1) mostraram valores muito próximos. Segundo estimativas de macroporosidade, a água infiltrada é conduzida principalmente através de microporos e mesoporos do solo. Os macroporos canalizaram apenas 15.9% do fluxo total infiltrado. As curvas de retenção previstas pelos FPTs não representaram corretamente os dados de retenção em campo. O melhor ajuste entre o teor de água nas tensões específicas previstas pelas curvas de retenção e o teor de água medido no campo foi alcançado pela abordagem de solução inversa de IDT (RMSE: 0.050 cm3.cm-3). A abordagem de solução inversa demonstrou ser um método simples e prático para obter uma estimativa precisa de curvas de re-tenção e de condutividade hidráulica.

Dimensional Analysis to Estimate the Unsaturated Hydraulic Conductivity of a Sandy Loam Soil in the Agricultural Field

“…Therefore, the use of models that estimate hydraulic conductivity from more easily measured properties is common (Perkins, 2011). Thus, scientists have been establishing numerical and analytical methods to determine hydraulic conductivity that is difficult to measure in the field (Mollerup et al, 2008;Tao et al, 2019;Amer, 2020;Davis, 2020;Guellouz et al, 2020;Modaresi Rad et al, 2020;Peng et al, 2020;Sariyev et al, 2020;Scherger et al, 2020;Garcia & Galang, 2021;Walle et al, 2021;Ahmed & Hossain, 2022). Doussan & Ruy (2009) predicated unsaturated soil hydraulic conductivity based on electrical conductivity.…”