Disciplina - detalhe

LEB5038 - Modelagem do Fluxo de Água e Transporte de Solutos em Solos e Águas Subterrâneas


Carga Horária

Teórica
por semana
Prática
por semana
Créditos
Duração
Total
2
2
8
15 semanas
120 horas

Docentes responsáveis
Jarbas Honorio de Miranda

Objetivo
Apresentar uma introdução teórica e prática de modelos computacionais aplicados à dinâmica da água e solutos no solo em condições saturadas ((águas subterrâneas) e não saturadas.

Conteúdo
O material do curso será apresentado por meio de aulas, juntamente com discussões e análises críticas de artigos científicos relevantes, publicados no Brasil e no exterior. Os tópicos abordados incluirão:
(1) Conceitos físicos – grandezas físicas fundamentais aplicadas ao ciclo hidrológico;
(2) Resolução de equações (VBA Excel) (método de bissecção, secante e Newton-Raphson);
(3) Propriedades físicas do solo;
(4) Transporte em equilíbrio (equação de convecção-dispersão/difusão);
(5) Curva de retenção de água no solo (aplicação do modelo RETC e exercícios em EXCEL) (método de ajuste de mínimos quadrados da curva de retenção de água no solo);
(6) Aplicações do modelo STANMOD (CFITIM) (ajuste de Breakthrough Curves (métodos numéricos);
(7) Introdução ao modelo MIDI (Miranda, 2001);
(8) Introdução ao modelo HYDRUS 1D (Problemas de Infiltração);
(9) Aplicação de MIDI e HYDRUS 1D a problemas de dinâmica de água e solutos; e
(10) Modelo de Aplicação-Hydrus 1D para resolução de problemas inversos.

Bibliografia
ANSARI, K.A. An Introduction to Numerical Methods Using Mathcad; Schroff Development Corp.: Spokane, WA, USA, 2007.
BEAR, J. Dynamics of fluids in porous media. New York: American Elsevier, 1972. 764 p.
BURDEN, R. L.; FAIURES, J. D. Numerical Analysis, Brooks/Cole, 6th ed., 1997.
CUNHA, C. Métodos Numéricos para as Engenharias e ciências aplicadas. UNICAMP, 1993, 265 p.
CURTIS, G.F.; WHEATLEY, P.O. Applied Numerical Analysis. California Polytechnic State University, 1999, 322 P.
HILLEL, D. Introduction to Environmental Soil Physics. Elsevier Science, San Diego, 2004. 485p.
KREYSZIG, E. Advanced Engineering Mathematics. John Wiley & Sons, 1993, 1271p.
MIRANDA, J.H. Modelo para simulação da dinâmica de nitrato em colunas verticais de solo não saturado. 2001. 79 f. Tese (Doutorado em Irrigação e Drenagem) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2001.
PREVEDELLO, C.L. Física do solo com problemas resolvidos. Curitiba: SAEAFS, 1996. 446p.
RADCLIFFE D. E,; Šimůnek, J. Soil Physics with HYDRUS: Modeling and Applications. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, ISBN: 978-1-4200-7380-5, pp. 373, 2010.
REICHARDT, K. Dinâmica da matéria e da energia em ecossistemas. 2. ed. Piracicaba: ESALQ, 1996. 513p.
SKAGGS, T. H., LEIJ, F. J. Solute transport. In: Dane, J. H., and Topp, G. C., eds. “Methods of Soil Analysis, Part 4: Physical Methods.” Soil Science Society of America, Madison, WI. 2002.
THOMPSON, J.A.; COYNE, M.S. Math for Soil Scientists. 1st ed. Thompson-Delmar.ISBN-13 9780766842687, 2006.
van GENUCHTEN. Determining transport parameters from solute displacement experiments. Research Report. 1980.
WARRICK, A. W. Soil water dynamics. Oxford University Press, 2003, 391 p.
Artigos / Periódicos de Interesse:
Bresler, E. (1973). Simultaneous transport of solutes and water under transient unsaturated flow conditions. Water Resour. Res. 9, 975–986.
Jury, W. A. (1982a). Simulation of solute transport with a transfer function model. Water Resour. Res. 18, 363–368.
Jury, W. A. (1982b). Use of solute transport models to estimate salt balance below irrigated cropland. In: Hillel, D., ed. “Advances in Irrigation,” Vol. I. Academic Press, New York.
Jury, W. A., and Sposito, G. (1985). Field calibration and validation of solute transport models for the unsaturated zone. Soil Sci. Soc. Am. J. 49, 1331–1341.
van Genuchten, M. Th., and Shouse, P. J. (1989). Solute transport in heterogeneous field soils. In: Allen, D. T., Cohen, Y., and Kaplan, I. R., eds., “Intermedia Pollutant Transport: Modeling and Field Measurement.” Plenum Publishing Corp., New York.
van Genuchten, M. Th., and Wierenga, P. J. (1974). Simulation of one-dimensional solute transfer in porous media. Agric. Exp. Stn. Bulletin 628, New Mexico State Univ., Las Cruces, NM.
van Genuchten, M. Th., and Wierenga, P. J. (1976). Mass transfer studies in sorbing porous media: I. Analytical solutions. Soil Sci. Soc. Am. J. 40: 473–479.
van Genuchten, M. Th., and Alves, W. J. (1982). Analytical solutions of the onedimensional convective – dispersive solute-transport equation. USDA Tech. Bull. 1661.
van Genuchten, M. Th., Tang, D. H., and Guennelon, R. (1984). Some exact solutions for solute transport through soils containing large cylindrical macropores. Soil Sci. Soc. Am. J. 20, 1303–1310.
Agricultural Water Management | Journal
Computers and Electronics in Agriculture | Journal
Journal Of Irrigation and Drainage Engineering
Journal of Soil & Water Conservation
Soil Science Society of America Journal
Transactions of The Asabe