Model applied to water and potassium dynamics under drip irrigation: sensitivity analysis

A compreensão do transporte simultâneo da água e de solutos, a partir de uma fonte pontual, permite desenvolver estratégias eficientes na fertirrigação, sendo importante no dimensionamento, na operação e no manejo de sistemas de irrigação localizada. O presente trabalho teve como objetivo apresentar a análise de sensibilidade de um modelo matemático, desenvolvido para simular o deslocamento simultâneo de água e de potássio na irrigação por gotejamento. A análise de sensibilidade foi realizada com respeito às variações individuais da condutividade hidráulica do solo saturado, umidade inicial e saturada do solo, dispersividade, fator de retardamento e vazão do emissor. Os resultados obtidos revelaram que o modelo matemático, com relação à distribuição de água, é bastante sensível à umidade de saturação e inicial do solo e, em relação à distribuição de potássio, é bastante sensível a variações negativas da condutividade hidráulica do solo saturado e da vazão do gotejador; já em relação aos parâmetros de transporte de solutos no solo, é bastante sensível a variações negativas do fator de retardamento e pouco sensível às variações da dispersividade do solo.The understanding of the simultaneous transport of water and solute, from a punctual source, allows developing efficient strategies in fertigation, being important in design, operation and management of drip irrigation. The present work had as objective to show the sensitivity analysis of a mathematical model, developed to simulate the simultaneous water and potassium movement in drip irrigation. The sensitivity analysis was performed considering individual variations of saturated soil hydraulic conductivity, initial and saturated soil moisture, dispersivity, retardation factor and emitter flow. The obtained results showed that the mathematical model, regarding water distribution, is quite sensitive to the saturation and initial soil moisture. In relation to potassium distribution, it is quite sensitive to negative variations of soil saturated hydraulic conductivity, emitter flow and retardation factor of the soil, and less sensitive to the soil dispersivity variations

Local head loss for uncoaxial drippers inserted in polyethylene pipes

Este trabalho apresenta os resultados de experimento conduzido para avaliar as perdas de carga localizadas em gotejados não coaxiais integrados a tubos de polietileno. As perdas de carga para diferentes vazões foram determinadas em quatro modelos de tubos-gotejadores, com dez repetições. Para cada vazão, a perda de carga localizada foi calculada pela diferença entre a perda de carga no tubo com emissor e a perda de carga contínua no tubo uniforme estimada pela equação de Darcy-Weisbach com o fator de atrito (f) previamente determinado. Aproximações matemáticas foram sugeridas para calcular hfe com base no coeficiente de carga cinética (K) e em um valor constante de comprimento equivalente (Le). Para os modelos de tubos-gotejadores estudados, a perda de carga localizada, expressa como percentagem da perda de carga total, aumentou com o aumento da razão de obstrução, variando de 24,5% a 50,8% para Ag/At = 0,221 e 0,429, respectivamente. A maior diferença percentual encontrada entre a perda de carga total calculada pelo método iterativo passo a passo e pelo uso de Le constante, calculado com a vazão de entrada na lateral, foi 5,5% para o gotejador não autocompensante. Para os gotejadores autocompensantes, as diferenças foram inferiores a 1,7%.In this paper, the results of an experimental investigation on local head losses from uncoaxial in-line emitters inserted into the pipe line are reported. Local losses corresponding to four different pipe-emitter combinations, with ten replications, were measured for a range of discharge values. For each discharge, the amount of local losses was calculated as the difference between the total measured head losses and the corresponding friction losses evaluated by the Darcy-Weisbach equation. Mathematical approaches were tested to calculate hfe based on the kinetic head coefficient (K) and constant equivalent length (Le). For the drip-line models examined, the amount of local losses, expressed as a percentage of the total losses, was found to grow with an increase in the obstruction degree. The percentage increased to 24.5% and 50.8%, respectively, for Ag/At = 0.221 and 0.429. The results of this experimental investigation indicated the practical validity of using a constant equivalent length (Le) to estimate the local head losses in a drip lateral line. The percentage variation between total head loss calculated by a step-by-step procedure and the Le approximation method was 5.5% for non-compensating pressure emitters and less than 1.7% for the pressure compensating emitters.Ministério da Ciência e TecnologiaConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Engenharia da Irrigação (INCT-EI

Distribution of the potassium concentration in soil with lysimeters cultivated with peanut

A aplicação de fertilizantes na agricultura pode provocar uma dinâmica de solutos no solo abaixo da zona radicular, podendo, além de provocar prejuízos econômicos, contaminar águas subterrâneas. O presente trabalho teve como objetivo acompanhar o processo de deslocamento do íon potássio (K+) em lisímetros preenchidos com solo de textura arenosa e cultivado com amendoim (Arachis hypogaea L.), sob diferentes condições de atenuação da densidade de fluxo radiante, como a utilização de filmes plásticos com diferentes espessuras (100 e 150 micras). O deslocamento do íon potássio (K+) foi monitorado por extratores de solução instalados em diferentes profundidades (15 e 25 cm), e o manejo da fertirrigação foi realizado com a utilização de tensiômetros. Concluiu-se que a baixa radiação solar incidente nos dois ambientes com coberturas plásticas afetou negativamente a produtividade do amendoim; o período em que o amendoim demanda maior quantidade de potássio ocorre dos 30 aos 55 dias após a semeadura; as plantas de amendoim não apresentaram deficiência nutricional com menor lixiviação de K+ para as camadas mais profundas do solo; nos lisímetros com cobertura plástica de 100 e 150 micras, ocorreu maior concentração de K+ na superfície do solo.The application of fertilizers in agriculture produce some solute displacement below the root zone and this situation has provoked great impacts, besides the economic damages, causing groundwater contamination. The present work has as the objective of monitoring the displacement process of the potassium (K+) in lysimeters filled with soil, sandy texture and cultivated with peanuts (Arachis hypogaea L.) under different conditions of reducing solar radiation by using plastic films with different thickness (100 and 150 µ). The potassium displacement was monitored by soil solution extractors installed in different depths (15 and 25 cm) and the fertigation management was accomplished by tensiometers. It was concluded that low incident solar radiation in the two environments with plastic coverings negatively affected peanut's yield; the period that the peanut demands larger amount of potassium happens from 30 to 55 days after sowing; peanut plants did not present nutritional deficiency with a smaller leaching of K+ for the deepest layers of soil; in the lysimeters with plastic covering of 100 and 150 micras occurred a larger concentration of K+ in the soil surface.CNP