Validity of the centrifuge method for determining the water retention properties of tropical soils

International audienceThis study aims at comparing the centrifuge and pressure plate methods when appropriate duration of run is adopted. Samples collected in tropical soils located in Brazil along a 10-km local hydrosequence across the Cerrado-Amazonia transition (set 1) and along a 350-km regional toposequence across the Cerrado region (set 2) were selected to compare and discuss statistically the similarity of the soil-water retention recorded by using the pressure plate and centrifuge methods. The results showed good agreement (R2 = 0.99) for the 1:1 comparison of measured point-wise soil-water content values (set 1) as well as for the fitted soil-water content curves by van Genuchten model using data points obtained with the two methods (set 2). Thus, the centrifuge method should be considered as an appropriate method for determining soil-water retention properties not only for the similar results with the pressure plate method but also for being much less time consuming

Tension values to describe soil-water retention curve on Cerrado soils

A curva de retenção de água do solo é essencial para o estudo das relações solo-água. A escolha do número e da combinação de pontos a serem levantados para o seu traçado normalmente é feita de forma arbitrária. O objetivo deste trabalho foi definir o menor número e a melhor combinação de pontos de tensão que resultem na descrição da curva de retenção de água de solos do Cerrado. Utilizaram-se cinco curvas de retenção de diferentes solos como referência, cada uma com 15 pontos medidos pelo método da centrífuga e ajustada ao modelo de Genuchten. A partir desses 15 pontos, 385 curvas foram geradas para cada solo, com seis, sete, oito e nove pontos, a fim de serem comparadas com a curva de referência. A análise da distribuição estatística da soma de quadrados dos erros padronizados, entre as curvas geradas e as respectivas curvas de referência, permitiu definir um modelo de probabilidade que serviu como instrumento para a escolha das melhores combinações de pontos de tensão. A combinação definida pelos oito valores de tensão de 1, 3, 6, 10, 35, 84, 611 e 1.515 kPa é a recomendada para o levantamento das curvas de retenção de água de solos do Cerrado.Soil-water retention curve is essential in studying soil-water relations. The choice of the number and the combination of the tension points for describing soil-water retention curve is usually done in an arbitrary manner. The objective of this work was to define the least number and the best combination of the necessary tension points to describe the adequate soil-water retention curve of Cerrado soils. Five soil-water retention curves from different soils were utilized and taken as a reference, each one described with 15 points, measured by the centrifuge method and fitted with Genuchten model. For each soil sample, 385 curves were generated with six, seven, eight, and nine points, in order to be compared with the reference curve. The statistical distribution analysis of the sum of the normalized square error between the generated curves and the respective reference curve allowed defining a probability model that was used as a tool for choosing the best combinations of the tension points. The combination defined by the eight tension values of 1, 3, 6, 10, 35, 84, 611 e 1.515 kPa is recommended for describing soil-water retention curve for Cerrado soils

Comparison of non-linear models used for evaluating irrigation system performance

Modelos matemáticos não-lineares utilizados na análise de desempenho de sistemas de irrigação foram comparados visando a indicar o que se ajusta melhor aos dados observados em perfis de distribuição da água aplicada na irrigação. Foram considerados quatro modelos de probabilidade (Normal, Log-normal, Gama e Beta) e dois modelos potenciais (modelos Silva e Karmeli), aplicados a 91 casos de avaliação de desempenho da irrigação. A comparação entre as curvas de freqüência acumulada da soma de quadrados dos erros, obtida do ajuste de cada modelo aos dados, revelou que o modelo Silva é estatisticamente o melhor entre os modelos testados.Various non-linear mathematical models utilized in the analysis of irrigation system performance were compared aiming to indicate the model which better represents applied water distribution profiles. Four probability models (Normal, Log-normal, Gamma and Beta) as well as two potential models (Silva's and Karmeli's models) were considered, and were applied to 91 cases of irrigation performance evaluation. The pairwise comparison of the cumulative frequency distribution curves of the sum of square errors, obtained from fitting each model to the observed data, revealed that Silva's model is the best among the non-linear models tested

Comparison of mathematical models for fitting particle-size distribution curves

A distribuição granulométrica de partículas sólidas é essencial para as áreas de material de construção, mecânica dos solos, física dos solos, hidrossedimentologia, entre outras. As técnicas utilizadas na avaliação da distribuição granulométrica de amostras resultam em valores pontuais, dependendo de posterior interpolação para o traçado da curva granulométrica e a obtenção de diâmetros característicos específicos. A transformação de valores pontuais em funções contínuas pode ser realizada por meio de modelos matemáticos. Entretanto, há poucos estudos com a finalidade de determinar o melhor modelo para o ajuste de curvas granulométricas. O objetivo deste trabalho foi testar e comparar 14 diferentes modelos passíveis de utilização no traçado da curva granulométrica de partículas sólidas com base em quatro pontos medidos. O parâmetro de comparação entre os modelos foi a soma de quadrado dos erros entre os valores medidos e calculados. Os modelos mais recomendados no traçado da curva granulométrica, a partir de quatro pontos, são os de Skaggs et al. 3P, Lima & Silva 3P, Weibull 3P e Morgan et al. 3P, todos com três parâmetros de ajuste.Particle-size distribution is fundamental for characterizing construction materials, soil mechanics, soil physics, sediment-flux in rivers, and others. The techniques used to determine the particle-size distribution of a sample are point-wise, demanding posterior interpolation to fit the complete particle-size distribution curve and to obtain values of specific diameters. The transformation of discrete points into continuous functions can be made by mathematical models. However, there are few studies to determine the best model to fit particle-size distribution curves. The objective of this work was to test and compare 14 different models with feasibility to fit the cumulative particle-size distribution curve based on four measured points. The parameter used to compare the models was the sum of the square errors between the measured and calculated values. The most recommendable models to fit the particle-size distribution curve, based on four discrete points, are Skaggs et al. 3P, Lima & Silva 3P, Weibull 3P, and Morgan et al. 3P, all using three fitting parameters

CONCEITOS GEOGRÁFICOS APLICADOS À ANÁLISE ECONÔMICA AMBIENTAL

O presente trabalho visa demonstrar a aplicação dos conceitos geográficos de espaço e paisagem na economia ambiental, do ponto de vista teórico e prático por meio de revisão bibliográfica. O trabalho se divide em três partes: (a) discussão dos conceitos de espaço geográfico e paisagem; (b) diferenciação entre as duas principais vertentes da economia ambiental; e (c) análise dos conceitos geográficos aplicados para a economia ambiental. A estimativa do valor econômico de um recurso natural é mais eficiente quando a sua dimensão espacial e temporal é considerada, evitando, assim, uma análise restrita ao benefício econômico e considerando sua integração ao espaço geográfico e paisagem. Assim, esta abordagem salienta a importância da incorporação de novas variáveis aos modelos econômicos existentes

Desenvolvimento e verificação de métodos indiretos para a estimativa da Erodibilidade dos Solos da Bacia Experimental do Alto Rio Jardim – DF

A dificuldade na determina&ccedil;&atilde;o direta da erodibilidade (fator K) exige o desenvolvimento de m&eacute;todos para estim&aacute;-la a partir de outras caracter&iacute;sticas dos solos de mais f&aacute;cil obten&ccedil;&atilde;o. Entretanto, ainda n&atilde;o existe um m&eacute;todo indireto considerado o melhor para a estimativa da erodibilidade do solo. O objetivo deste trabalho foi definir a melhor abordagem para se estimar a erodibilidade dos solos da bacia do alto rio Jardim - DF. Foram avaliados quatro m&eacute;todos indiretos de estimativa da erodibilidade, os quais tiveram seus resultados discutidos e comparados com dados medidos. Os resultados do teste de compara&ccedil;&atilde;o de m&eacute;dias t- Student indicaram que todos os m&eacute;todos diferem significativamente dos dados medidos a 5% de signific&acirc;ncia. Os m&eacute;todos de Denardin (1990), van der Knijff et al. (1999) e Stone &amp; Hillborn (2002), em m&eacute;dia, superestimaram os valores medidos, enquanto o nomograma de Wischmeier et al. (1971) os subestimaram. De acordo com os resultados obtidos, a ado&ccedil;&atilde;o de um valor de K por classe de solo, como normalmente utilizado, n&atilde;o &eacute; recomendada, pois implica em erros consider&aacute;veis. Optou-se pelo uso do m&eacute;todo de Denardin (1990), pois foi aquele que mais se aproximou do valor medido. Com base no m&eacute;todo de Denardin (1990) e&nbsp; nos resultados de sua aplica&ccedil;&atilde;o com os dados levantados na bacia de estudo, desenvolveu-se um novo m&eacute;todo indireto de estimativa do valor de K, baseado unicamente no teor de argila da amostra. O m&eacute;todo desenvolvido foi aplicado &agrave; bacia do rio Jardim de forma espacialmente interpolada e os resultados obtidos foram considerados melhores do que aqueles gerados com a ado&ccedil;&atilde;o de um valor m&eacute;dio de K por classe de solo.</span

Numerical modeling of the groundwater flow and the baseflow in an experimental watershed in an agricultural area of the Cerrado biome, Brazil

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010.Este trabalho apresenta um estudo experimental para avaliar a aplicabilidade de uma ferramenta de modelagem numérica do fluxo da água no solo, o FEFLOW, na simulação da variação do nível freático e do escoamento de base em uma bacia hidrográfica representativa de áreas agrícolas do bioma Cerrado. Em seu desenvolvimento, foram definidas áreas representativas do ambiente de interesse, nas quais se realizou intenso levantamento de dados para a caracterização física e hidrológica desses espaços. Além de fundamentais para a calibração e a verificação do modelo utilizado, os dados e as informações geradas foram organizados de forma a representar referências para outros estudos hidrológicos em regiões similares. Tendo como base os resultados da modelagem obtidos com a utilização dos dados medidos e aplicados de forma espacialmente distribuída, avaliaram-se outras possibilidades de aplicação desses dados, como, por exemplo, agrupados por classe, textura ou característica hidrogeológica do solo. Também se verificou a viabilidade de utilização de bases de dados disponíveis na literatura, demonstrando-se que, em alguns casos, essa ação pode gerar erros significativos aos resultados da modelagem. Os resultados do trabalho indicam que é possível ter simulações coerentes do escoamento de base em áreas onde o meio é bem representado. Nesses casos, utilizando-se os dados medidos já se tem boas estimativas do fenômeno de interesse, fazendo com que as alterações sofridas no processo de calibração sejam pequenas (apenas ajustes), melhorando toda a modelagem hidrológica do sistema e mantendo íntegra a sua base física. Contudo, neste trabalho também se verificou a dificuldade que existe em representar adequadamente o meio físico, principalmente quando o estudo é realizado em escala de bacia hidrográfica. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis work presents an experimental study to evaluate the applicability of a groundwater numerical modeling tool, the FEFLOW, in simulating the water-table level variation and the baseflow in a watershed that is representative of agricultural areas of the Cerrado biome. For developing this study, some representative areas of this environment were selected, in which an intense monitoring program was carried out in order to characterize them, physically and hydrologically. The collected data and the generated information were organized for the model calibration and verification processes and to be used as references for other hydrological studies in similar areas. The results obtained by using the measured data applied in a spatial distributed way were used to evaluate the possibility of utilizing those data grouped by soil class, texture or hydrogeological characteristics. The viability of using data collected directly from the literature was also verified, being demonstrated that, in some cases, this alternative can lead to significant errors. The results of this work indicate that it is possible to have coherent baseflow simulations in areas where the environment has been well represented. In those cases, good estimates of the phenomenon were achieved using only measured data and, as consequence, during the calibration process the model parameters values undergo small adjustments, improving the results yet maintaining its physical basis. However, in most of the cases difficulties were experienced on representing adequately the environment in the application of spatial distributed physical models, mainly when the study is accomplished in such a river basin scale

Geração do MDT corrigido da Bacia Experimental do Alto Rio Jardim utilizando a base SICAD-DF e dados medidos com DGPS

Several environmental and engineering assessments depend on utilizing Digital Elevation Models (DEMs). In the case of the Upper Jardim River Basin, which is used as an experimental area for hydrological studies, the correct representation of its surface is fundamental for determining the water flow energy and direction, and to define the area of the basin and related information with strong influence in mathematical modeling studies, for example. The aim of this study was to evaluate the DEM generated with the SICAD/DF database and, if necessary, to correct it based on measured DGPS data. The results show that the errors of the DEM generated with the SICAD/DF database are very high and do not follow certain spatial pattern. In the study area, the altitude errors of the SICAD database at the checkpoints ranged from 2.49 to 33.29 m. Using the DEM generated with the SICAD/DF database and the spatial distribution of the error, it was generated a corrected DEM of the Upper Jardim Experimental River Basin. Depending on the accuracy required for performing certain studies, the use of the SICAD altitude database must be corrected or it should not be used. The method presented in this study should be an alternative for certain applications.Pages: 8130-813