An improvement of splintex : a pedotranfer model to estimate soil hydraulic function

Abstract

Resumo: Em busca de compreender os processos dinâmicos que ocorrem na zona vadosa, alternativas de quantificação indireta tornam-se necessárias para a estimativa das propriedades hidráulicas do solo. Uma vez que as medições dessas propriedades são muitas vezes difíceis e caras, o monitoramento em larga escala torna-se impraticável. Diante disso, neste trabalho teve-se como objetivo principal aprimorar o modelo de pedotransferência Splintex para uma segunda versão, onde os parâmetros de van Genuchten (1980)-Mualem (VGM) das funções retenção de água e condutividade hidráulica do solo foram estimados. Os resultados foram apresentados em três capítulos, que objetivaram especificamente: o desenvolvimento do algoritmo e da nova interface computacional do modelo Splintex (Splintex 2.0), comparando seu desempenho versus Splintex 1.0 na estimativa dos parâmetros hidráulicos para diversas classes texturais; o desempenho do Splintex 2.0, frente a dois outros modelos de pedotransferência internacionalmente reconhecidos, para estimar parâmetros da curva de retenção de água (CRA) do solo em duas extensas bases de dados de diferenciadas regiões do mundo; e o desempenho do Splintex 2.0 na estimativa da função condutividade hidráulica (CHS) do solo para diversos grupos texturais. Em relação à primeira versão, identificou-se uma pequena melhora na estimativa da CRA com o Splintex 2.0 e resultados similares aos dois modelos de pedotransferência avaliados. O Splintex 2.0 foi capaz de estimar as funções CRA e CHS, sendo a qualidade do ajuste da CHS questionável até mesmo quando realizada diretamente aos dados medidos. Como vantagem, o Splintex não requer calibração, sendo sua aplicação na estimativa da CRA e CHS de qualquer meio poroso viável.

Abstract: In order to understand the dynamic processes that occur in the vadose zone, indirect quantification alternatives are necessary for the estimation of the soil hydraulic properties. Since measurements of these properties are often difficult and expensive, large-scale monitoring becomes impracticable. Considering the above, the main objective was to improve the Splintex pedotransfer model in a second version, where van Genuchten (1980)-Mualem (VGM) parameters from both water retention and unsaturated hydraulic conductivity functions are estimated. The results were presented in three chapters. The results were presented in three chapters, specifically: the development of the algorithm and the new computational interface of the Splintex model (Splintex 2.0), where the performance of Splintex 2.0 versus Splintex 1.0 in the estimation of hydraulic parameters in several textural classes was compared; the performance of Splintex 2.0, compared to two others internationally recognized pedotransfer models, to estimate soil water retention curve (SWRC) parameters in two large databases from different regions of the world; and the performance of Splintex 2.0 in the estimation of soil hydraulic conductivity (SHC) function in several textural groups. A slight improvement in the SWRC estimation with the Splintex 2.0 in relation to Splintex 1.0 was identified and results similar to the analyzed pedotransfer models. Splintex 2.0 was capable to estimate the SHC function, and the quality of this fitting was difficult even when measured data are fitted to the VGM model. As advantage, Splintex does not require calibration, allowing the estimation of SWRC and SHC for any porous medium.