Calculadora de Curva de Retencion de Agua del Suelo van Genuchten
Explora como diferentes suelos retienen y liberan agua. El modelo van Genuchten es el estandar para describir la retencion de agua del suelo y la conductividad hidraulica.
Parametros
Derivado: m = 1 - 1/n
El Modelo Van Genuchten
El modelo van Genuchten (1980) describe la relacion entre el contenido de agua del suelo (θ) y el potencial matricial (ψ):
Combinado con el modelo de distribucion de tamano de poros de Mualem (1976), la conductividad hidraulica no saturada es:
Significado de los Parametros
θs (Saturacion): Contenido maximo de agua cuando todos los poros estan llenos. Mayor para arcilla (mas poros pequenos).
θr (Residual): Agua que no puede ser removida por drenaje o absorcion de plantas. Ligada a las particulas del suelo.
α (Alfa): Inverso de la presion de entrada de aire. α grande = el agua drena facilmente (arena). α pequeno = el agua se retiene con fuerza (arcilla).
n (Forma): Distribucion de tamano de poros. n grande = poros uniformes (drenaje brusco). n pequeno = poros variados (drenaje gradual).
Ksat: Conductividad hidraulica saturada. Que tan rapido se mueve el agua a traves del suelo saturado.
Efectos de la Textura del Suelo
Suelos arenosos: Poros grandes, α y n altos, el agua drena rapidamente. Baja capacidad de retencion de agua pero alta conductividad.
Suelos arcillosos: Poros pequenos, α y n bajos, el agua se retiene con fuerza. Alta capacidad de retencion de agua pero baja conductividad.
Suelos francos: Mezcla de tamanos 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.
Parametros de Van Genuchten por Tipo de Suelo
Tabla de referencia de parametros 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/dia) | 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 parametros reales varian con el contenido de materia organica, densidad aparente y estructura del suelo.
Preguntas Frecuentes
Cuales son los parametros de van Genuchten para arcilla?
Los parametros tipicos 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, parametro de forma (n) = 1.09, y conductividad hidraulica saturada (Ksat) = 0.048 m/dia. La arcilla tiene los valores mas 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 tambien significa que la arcilla tiene una curva de drenaje gradual en lugar de la transicion brusca que se ve en suelos arenosos.
Cual 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, tipicamente 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 rapidamente, mientras que los suelos francos y franco limosos tienen la ADP mas alta (15-20%).
Como encuentro los parametros 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 parametros de van Genuchten a partir de propiedades basicas del suelo como porcentajes de arena/limo/arcilla y densidad aparente. (3) Para valores precisos, medicion en laboratorio de la curva de retencion de agua del suelo usando aparato de placa de presion, luego ajusta la ecuacion 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 ubicacion en EE.UU.
Que significa fisicamente el parametro alfa?
El parametro alfa (α) es el inverso de la presion de entrada de aire, medido en 1/m. Controla donde la curva de retencion transiciona de condiciones saturadas a no saturadas. Un alfa alto (10-15, tipico de arena) significa que el agua comienza a drenar a presiones de succion muy bajas - el suelo "suelta" el agua facilmente. Un alfa bajo (0.5-2, tipico de arcilla) significa que el suelo retiene el agua con fuerza y requiere alta succion para comenzar el drenaje. Fisicamente, alfa esta relacionado con el tamano de poro dominante: los poros grandes (arena) drenan primero a baja succion, mientras que los poros pequenos (arcilla) requieren mas energia para vaciarse.
Que es el modelo Mualem para conductividad hidraulica?
El modelo Mualem (1976) predice la conductividad hidraulica no saturada K(θ) a partir de la curva de retencion de agua del suelo. Combinado con el modelo de retencion de van Genuchten, da la ecuacion van Genuchten-Mualem: K(Se) = Ksat × Se0.5 × [1 - (1 - Se1/m)m]2, donde Se es la saturacion efectiva. Esta relacion es esencial para modelar el movimiento del agua a traves del suelo porque la conductividad hidraulica cae dramaticamente a medida que el suelo se seca - varios ordenes de magnitud entre la saturacion y el punto de marchitez.