Determinación de los parámetros hidráulicos del suelo a partir de la medida de la evolución temporal de la humedad a diferentes profundidades en condiciones homogéneas de perfil del suelo

Abstract

[ES]Las medidas de las propiedades hidráulicas del suelo son fundamentales para numerosos estudios relacionados con la agronomía, hidrología y ciencias ambientales. Este trabajo presenta un método para la determinación de las propiedades hidráulicas (curva de retención de agua y conductividad hidráulica del suelo) a diferentes intervalos de profundidad en condiciones de suelo homogéneo basado en el ajuste entre la variación temporal del contenido de agua en el suelo a diferentes profundidades simulada a parir de la ecuación diferencial del flujo de agua en el suelo (Ecuación de Richards) y las correspondientes medidas de humedad utilizando la técnica TDR (Reflectometría de Dominio Temporal). Una sonda TDR de tres electrodos y 40 cm de longitud fue instalada en la base de una columna de 40 cm de altura y 23 cm de diámetro interno, la cual fue rellenada con una arena de granulometría homogénea y con un contenido de humedad volumétrico inicial inferior a 0.03 m3m-3. El perfil de humedad del suelo fue determinado por TDR a 0-10, 0-20, 0-30, y 0-40 cm de profundidad utilizando el método del “nomograma”. La columna de arena fue saturada por la superficie con agua destilada utilizando un infiltrómetro de tensión con un disco de 200 mm de diámetro. Los valores de los parámetros de las curvas de retención de agua y conductividad hidráulica del suelo que permitieron un mejor ajuste (R2 = 0.99, P < 0.05) entre los valores simulados de la variación temporal del contenido de humedad volumétrico del suelo y los medidos por TDR a las mismas profundidades fueron similares a los medidos con el infiltrómetro de disco y estuvieron dentro del rango de valores correspondientes a la arena utilizada. Sin embargo, nuevos trabajos son necesarios para el desarrollo de métodos numéricos que permitan aplicar dicho método en suelos estratificados.

[EN] Measurements of soil hydraulic properties are crucial for many studies in agronomy, hydrology and environmental sciences. This paper presents a quick and precise method for estimating the soil hydraulic properties, i.e. soil water retention and hydraulic conductivity curves, for homogeneous soil profile conditions. The method relies on the best-fit between modeled and measured transient soil water content at four different depths of the soil profile. The modeled ones are erived from analytic integration of the Richards’ flow equation and the measured ones from a TDR probe device. A 0 cm long three-rod TDR probe was installed at the bottom f a clear plastic column (40 cm high and 23 cm internal diameter), which was packed twice with homogeneous sand. The initial soil water content was less than 0.03 m3m-3. The “nomogram TDR method” (Moret et al., 2005) was used to determine the soil water content for 0-10, 0-20, 0-30, and 0-40 cm layers. The sand column was water-saturated through the top using a tension disc infiltrometer with a base diameter of 200 mm. The values of the parameters for the water retention and hydraulic conductivity functions that best-fit (R2 = 0.99, P < 0.05) the modeled time-course soil water content to measured ones at the same soil depths were similar to those measured with the disc infiltrometer and within the range of the values for the corresponding sand. However, further research is needed to develop numerical methods to apply this method to heterogeneous soil conditions.