Calculadora de Curva de Retención de Agua del Suelo van Genuchten
Explora como diferentes suelos retienen y liberan agua. El modelo van Genuchten es el estándar para describir la retención de agua del suelo y la conductividad hidráulica.
Parámetros
Derivado: m = 1 - 1/n
El Modelo Van Genuchten
El modelo van Genuchten (1980) describe la relación entre el contenido de agua del suelo (θ) y el potencial matricial (ψ):
Combinado con el modelo de distribución de tamaño de poros de Mualem (1976), la conductividad hidráulica no saturada es:
Significado de los Parámetros
θs (Saturación): Contenido máximo de agua cuando todos los poros están llenos. Mayor para arcilla (más poros pequeños).
θr (Residual): Agua que no puede ser removida por drenaje o absorción de plantas. Ligada a las particulas del suelo.
α (Alfa): Inverso de la presión de entrada de aire. α grande = el agua drena fácilmente (arena). α pequeño = el agua se retiene con fuerza (arcilla).
n (Forma): Distribución de tamaño de poros. n grande = poros uniformes (drenaje brusco). n pequeño = poros variados (drenaje gradual).
Ksat: Conductividad hidráulica saturada. Que tan rápido se mueve el agua a través del suelo saturado.
Efectos de la Textura del Suelo
Suelos arenosos: Poros grandes, α y n altos, el agua drena rápidamente. Baja capacidad de retención de agua pero alta conductividad.
Suelos arcillosos: Poros pequeños, α y n bajos, el agua se retiene con fuerza. Alta capacidad de retención de agua pero baja conductividad.
Suelos francos: Mezcla de tamaños de poros, propiedades intermedias. A menudo los mejores para el crecimiento de plantas.
Referencia: van Genuchten, M.T. (1980). A Closed-form Equation for Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils. Soil Science Society of America Journal, 44(5), 892-898.
Parámetros de Van Genuchten por Tipo de Suelo
Tabla de referencia de parámetros del modelo van Genuchten para clases comunes de textura de suelo USDA. Valores de la base de datos USDA ROSETTA (Schaap et al., 2001).
| Tipo de Suelo | θs | θr | α (1/m) | n | Ksat (m/día) | Cap. de Campo | Pto. Marchitez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Arena | 0.43 | 0.045 | 14.5 | 2.68 | 7.13 | ~10% | ~5% |
| Arena Franca | 0.41 | 0.057 | 12.4 | 2.28 | 3.50 | ~12% | ~6% |
| Franco Arenoso | 0.41 | 0.065 | 7.5 | 1.89 | 1.06 | ~18% | ~8% |
| Franco | 0.43 | 0.078 | 3.6 | 1.56 | 0.25 | ~27% | ~12% |
| Franco Limoso | 0.45 | 0.067 | 2.0 | 1.41 | 0.11 | ~33% | ~13% |
| Franco Arcilloso | 0.41 | 0.095 | 1.9 | 1.31 | 0.062 | ~34% | ~19% |
| Arcilla | 0.38 | 0.068 | 0.8 | 1.09 | 0.048 | ~36% | ~21% |
Capacidad de campo estimada a -33 kPa de potencial matricial. Punto de marchitez a -1500 kPa. Los valores son promedios representativos; los parámetros reales varian con el contenido de materia organica, densidad aparente y estructura del suelo.
Preguntas Frecuentes
¿Cuáles son los parámetros de van Genuchten para arcilla?
Los parámetros típicos de van Genuchten para suelo arcilloso son: contenido de agua saturado (θs) = 0.38, contenido de agua residual (θr) = 0.068, alfa (α) = 0.8 1/m, parámetro de forma (n) = 1.09, y conductividad hidráulica saturada (Ksat) = 0.048 m/día. La arcilla tiene los valores más bajos de alfa y n de cualquier tipo de suelo, lo que significa que retiene el agua con mucha fuerza y drena muy lentamente. El valor bajo de n también significa que la arcilla tiene una curva de drenaje gradual en lugar de la transición brusca que se ve en suelos arenosos.
¿Cuál es la diferencia entre capacidad de campo y punto de marchitez?
La capacidad de campo es la cantidad de agua que queda en el suelo despues de que el drenaje por gravedad se ha detenido esencialmente, típicamente definida a -33 kPa de potencial matricial. El punto de marchitez es el nivel de humedad en el que las plantas ya no pueden extraer agua del suelo, definido a -1500 kPa. La diferencia entre capacidad de campo y punto de marchitez se llama agua disponible para plantas (ADP) - este es el reservorio de agua que las plantas realmente pueden usar. Los suelos arenosos tienen ADP baja (5-10%) porque drenan rápidamente, mientras que los suelos francos y franco limosos tienen la ADP más alta (15-20%).
¿Cómo encuentro los parámetros de van Genuchten para mi suelo?
Hay varios enfoques: (1) Usa los presets de textura de suelo USDA en esta calculadora como punto de partida - selecciona tu tipo de suelo del menu desplegable. (2) Usa el modelo USDA ROSETTA, que estima los parámetros de van Genuchten a partir de propiedades basicas del suelo como porcentajes de arena/limo/arcilla y densidad aparente. (3) Para valores precisos, medición en laboratorio de la curva de retención de agua del suelo usando aparato de placa de presión, luego ajusta la ecuación de van Genuchten a los datos medidos. La Encuesta de Suelos Web del USDA (websoilsurvey.nrcs.usda.gov) proporciona datos de textura del suelo para cualquier ubicación en EE.UU.
¿Qué significa físicamente el parámetro alfa?
El parámetro alfa (α) es el inverso de la presión de entrada de aire, medido en 1/m. Controla donde la curva de retención transiciona de condiciones saturadas a no saturadas. Un alfa alto (10-15, típico de arena) significa que el agua comienza a drenar a presiones de succión muy bajas - el suelo "suelta" el agua fácilmente. Un alfa bajo (0.5-2, típico de arcilla) significa que el suelo retiene el agua con fuerza y requiere alta succión para comenzar el drenaje. Físicamente, alfa esta relacionado con el tamaño de poro dominante: los poros grandes (arena) drenan primero a baja succión, mientras que los poros pequeños (arcilla) requieren más energía para vaciarse.
¿Qué es el modelo Mualem para conductividad hidráulica?
El modelo Mualem (1976) predice la conductividad hidráulica no saturada K(θ) a partir de la curva de retención de agua del suelo. Combinado con el modelo de retención de van Genuchten, da la ecuación van Genuchten-Mualem: K(Se) = Ksat × Se0.5 × [1 - (1 - Se1/m)m]2, donde Se es la saturación efectiva. Esta relación es esencial para modelar el movimiento del agua a través del suelo porque la conductividad hidráulica cae dramáticamente a medida que el suelo se seca - varios ordenes de magnitud entre la saturación y el punto de marchitez.