Unit gradient in internal drainage experiments for the determination of soil hydraulic conductivity

Reichardt, Klaus

doi:10.1590/s0103-90161993000100020

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“…These authors showed that the hydraulic gradient, which somewhat depends on depth, time, and soil properties, is slightly less than 1.0 in this profile. Hence, it is possible that virtually uniform water content distributions may not develop after a given drainage time, even in homogeneous soils (Reichardt, 1993). Considering weather-related factors, we are not aware of studies designed to specifically correlate rain and/or evapotranspiration regimes to the FC concept.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Revisiting Field Capacity (FC): variation of definition of FC and its estimation from pedotransfer functions

Filho

Ottoni²,

Oliveira

et al. 2014

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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SUMMARYTaking into account the nature of the hydrological processes involved in in situ measurement of Field Capacity (FC), this study proposes a variation of the definition of FC aiming not only at minimizing the inadequacies of its determination, but also at maintaining its original, practical meaning. Analysis of FC data for 22 Brazilian soils and additional FC data from the literature, all measured according to the proposed definition, which is based on a 48-h drainage time after infiltration by shallow ponding, indicates a weak dependency on the amount of infiltrated water, antecedent moisture level, soil morphology, and the level of the groundwater table, but a strong dependency on basic soil properties. The dependence on basic soil properties allowed determination of FC of the 22 soil profiles by pedotransfer functions (PTFs) using the input variables usually adopted in prediction of soil water retention. Among the input variables, soil moisture content θ θ θ θ θ (6 kPa) had the greatest impact. Indeed, a linear PTF based only on it resulted in an FC with a root mean squared residue less than 0.04 m 3 m -3 for most soils individually. Such a PTF proved to be a better FC predictor than the traditional method of using moisture content at an arbitrary suction. Our FC data were compatible with an equivalent and broader USA database found in the literature, mainly for medium-texture soil samples. One reason for differences between FCs of the two data sets of finetextured soils is due to their different drainage times. Thus, a standardized procedure for in situ determination of FC is recommended.Index terms: internal drainage, aeration capacity, soil water retention. Levando em conta a natureza dos processos hidrológicos envolvidos na medição da Capacidade de Campo (CC) in situ, este estudo propõe uma variação da definição de CC a fim de minimizar as impropriedades de sua determinação, mas também de manter seu sentido prático original. A análise de dados de CC para 22 solos brasileiros e de dados adicionais da literatura, todos medidos segundo a definição proposta, que é com base no tempo de drenagem de 48 h após uma infiltração por alagamento raso, indicou fraca dependência na quantidade de água infiltrada, valor de umidade antecedente, morfologia do solo e nível do lençol freático, mas forte dependência nas propriedades básicas do solo. Essa dependência nas propriedades básicas do solo permitiu a determinação da CC dos 22 perfis de solo por funções de pedotransferência (FPTs), utilizando as variáveis de entrada usualmente adotadas na predição de retenção de água no solo. Entre as variáveis de entrada, a umidade θ (6 kPa) foi a que teve maior impacto; de fato, uma FPT linear com base somente nela resultou numa CC com raiz quadrada de resíduo quadrático médio menor que 0,04 m³ m -³, individualmente para todos os solos. Foi evidenciado que tal FPT foi um melhor avaliador da CC do que o método tradicional que utiliza diretamente a umidade a uma sucção arbitrária. Os dados de CC foram compatíveis com uma base de ...

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Revisiting Field Capacity (FC): variation of definition of FC and its estimation from pedotransfer functions

Filho

Ottoni²,

Oliveira

et al. 2014

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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“…Os erros na determinação de K podem gerar importantes desvios no cálculo da drenagem ou ascensão capilar quando se utiliza a equação de Darcy-Buckingam Durante a redistribuição da água no solo, θ foi diminuindo de forma que os perfis de umidade ficassem quase paralelos (Figura 2). Essa, segundo Reichardt (1993), é uma condição necessária para que o raciocínio dos métodos da umidade e do fluxo seja válido e ocorreu no presente experimento.…”

Section: Resultsunclassified

“…A falta de homogeneidade é responsável pelas variações do potencial mátrico do solo em profundidade nos diferentes tempos de redistribuição, isto é, o gradiente de potencial mátrico foi diferente de zero e, portanto, o gradiente de potencial total diferente de 1, como discutido teoricamente por Reichardt (1993). Essa situação expressa que para um mesmo valor de umidade registraram-se diferentes valores de K entre as distintas profundidades do solo.…”

Section: Quadro 5 Erro Máximo Absoluto (Mm D -1 ) Dos Métodos Diretounclassified

“…Como explica Reichardt (1993), assumindo que ψ t é a soma do potencial gravitacional (ψ g ) mais o mátrico (ψ m ), para que o gradiente seja 1, ψ m deveria ser constante em profundidade e, portanto, dψ m /dz= 0. Assim, se a variação de ψ t com a profundidade fosse causada somente por uma variação de potencial gravitacional, as linhas na figura 4 deveriam ser retas paralelas de 45° de inclinação.…”

Section: Quadro 5 Erro Máximo Absoluto (Mm D -1 ) Dos Métodos Diretounclassified

“…Vári-os métodos de campo incorporaram essa suposição (Libardi et al, 1980;Sisson et al, 1980;Chong et al, 1981), embora sua validade seja frequentemente questionada. Os principais argumentos contra a utilização do gradiente hidráulico unitário referem-se ao fato de que a hipótese seria mais adequada a um perfil homogêneo (Reichardt, 1993;Bacchi & Reichardt, 1993;Falleiros et al, 1998) e de que os gradientes hidráulicos são influenciados pela natureza e complexidade do solo, variando com o tempo e a profundidade, não permanecendo, portanto, unitários durante o processo (Chong et al, 1981;Ahuja et al, 1988).…”

Section: Introductionunclassified

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Comparação de métodos de determinação da condutividade hidráulica em um latossolo vermelho-amarelo

Ghiberto

Moraes²

2011

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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RESUMOA determinação da condutividade hidráulica como variável do conteúdo de água volumétrico, K(θ θ θ θ θ), é essencial para resolver, por exemplo, problemas de drenagem. Todavia, diferentes métodos de determinação podem produzir resultados distintos, dependendo dos pressupostos assumidos. Objetivou-se com este estudo avaliar o desempenho de métodos diretos no campo (perfil instantâneo, métodos do fluxo e da umidade) e indireto no laboratório (a partir da condutividade hidráulica do solo saturado e da curva de retenção) na estimativa da relação K(θ θ θ θ θ). O experimento foi realizado em Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil, em um Latossolo Vermelho-Amarelo textura argiloarenosa, entre os meses de junho e agosto de 1999, por serem de baixa precipitação pluvial média mensal. A função K(θ θ θ θ θ) fornecida pelos diferentes métodos foi comparada utilizando-se o erro máximo absoluto e o índice da concordância. Todos os métodos apresentaram limitações na determinação da função K(θ θ θ θ θ) na tensão próxima à de saturação, sendo os maiores erros identificados nessa faixa de umidade. Os métodos do fluxo, da umidade e indireto no laboratório tiveram concordância de moderada a fraca quando comparados ao método do perfil instantâneo, mostrando que no solo Latossolo Vermelho-Amarelo textura argiloarenosa assumir que o gradiente é unitário resultou em estimativas errôneas dos valores de K(θ θ θ θ θ), causadas pela falta de homogeneidade no perfil do solo.

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Soil Physical Properties and Processes

Sadeghi

Babaeian

Arthur

et al. 2018

Handbook of Environmental Engineering

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Unit gradient in internal drainage experiments for the determination of soil hydraulic conductivity

Abstract: It is theoretically shown that unit hydraulic potential gradients cannot occur in homogeneous soils undegoing internal drainage process even though this assumption has been used successfully by several authors of soil hydraulic conductivity methods.

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Revisiting Field Capacity (FC): variation of definition of FC and its estimation from pedotransfer functions

Revisiting Field Capacity (FC): variation of definition of FC and its estimation from pedotransfer functions

Comparação de métodos de determinação da condutividade hidráulica em um latossolo vermelho-amarelo

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