12.8 acqua neisuoli-pedotransferfunctions

L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Solving Richards

Riccardo Rigon

Ch

rist

op

her

Sch

reck

- C

lay

Pai

nti

ng -

19

92

R. Rigon

Obbiettivi:

!2

L’acqua nei suoli e nel sottosuolo

•Affrontare il problema della determinazione dei parametri dell’equazione di Richards

R. Rigon

!3

Parametri !

Se = [1 + (��⇥)m)]�n

C(⇥)⇤⇥

⇤t= ⇥ ·

�K(�w) �⇥ (z + ⇥)

⇥

K(�w) = Ks

⇧Se

⇤�1� (1� Se)1/m

⇥m⌅2

Se :=�w � �r

⇥s � �rC(⇥) :=

⇤�w()⇤⇥

L’equazione di Richards

R. Rigon

!4

Come si determinano i parametri ?L’idea fondamentale è che

le propietà idrauliche dei

suoli alla scala di Darcy

siano funzione della:

!tessitura dei suoli

!sostanza organica

!struttura dei suoli

I primi tentativi di ottenere

d e l l e r e l a z i o n i e r a n o

rappresentati da tabelle

come quella a destra


R. Rigon

m =n� 1

n

!5

Come si determinano i parametri ?


R. Rigon

!6



R. Rigon

!7



R. Rigon

!8


La procedura applicata per ottenere le tabelle precedenti, varia da autore ed

autore, ma essenzialemente consiste:

!•nella stima dei parametri delle SWRC, attraverso campioni prelevanti in

campo e portati in laboratorio

!•nella contemporanea misura della tessitura dei medesimi campioni

!Entrambe le misure effettuate con le opportune analisi geotecniche.


R. Rigon

Pedotransfer Functions

Bouma (1989) ha introdotto il termine pedotransfer function (PTF), che

potrebbe essere tradotto con pedofunzioni o funzioni pedo-idrologiche, per

definire gli approcci utilizzati per stimare i parametri idrologici nelle

espressioni di van Genuchten e di Brooks e Corey, a partire da dati di più rapida

ed economica acquisizione, rispetto alle analisi di campo o di laboratorio

costose ed onerose (Romano e Santini, 1997).

!9

Le pedotransfer functions rappresentano una generalizzazione delle tabelle

precedenti in senso statistico.

Queste PTF sono delle relazioni multivariate


R. Rigon

A seconda dei livelli di informazione disponibili è possibile definire 5 classi di

PTF in accordo allaclassificazione di Ungaro e Calzolari (2001)

!1) Livello 1: frazioni granulometriche (almeno tre), classi di tessitura; !2) Livello 2: frazioni granulometriche (almeno tre), densità apparente oppure sostanza organica; !3) Livello 3: frazioni granulometriche, densitá apparente e sostanza organica; !4) Livello 4: frazioni granulometriche, densitá apparente sostanza organica e contenuto idrico a -33 e -1500 kPa; !5) Livello 5: frazioni granulometriche, densità apparente, sostanza organica e conducibilità idraulica a saturazione Ks.

!!10



R. Rigon

L’associazione tra gli elementi elencati nella precedenti slide e le proprietà

idrauliche avviene attraverso regressioni statistiche multivariate su molteplici

campioni di suolo, oppure con tecniche di previsione con automi cellulari o

altro. Ad esempio Rawls, 1982 propone:

!

parameter = a + b (% sabbia) + c (% limo) ++ d (% argilla) + e (% sost. org.) + f (densita apparente)

!11


Tutti i parametri sono funzione della suzione, come riportato nella tabella

seguente.


R. Rigon

parameter = a + b (% sabbia) + c (% limo) ++ d (% argilla) + e (% sost. org.) + f (densita apparente)

Potenziale a b c d e f R2

(kPa) intercetta % sabbia % limo % argilla %sost. org. densit‡ coe�. diapparente correlaz.[g cm�3]

4 0.7899 -0.0037 0.0100 -0.1315 0 0.587 0.7135 -0.0030 0.0017 -0.1693 0.7410 0.4118 -0.0030 0.0023 0.0317 0.8120 0.3121 -0.0024 0.0032 0.0314 0.8633 0.2576 -0.0020 0.0036 0.0299 0.8760 0.2065 -0.0016 0.0040 0.0275 0.87100 0.0349 0.0014 0.0055 0.0251 0.87200 0.0281 0.0011 0.0054 0.0220 0.86400 0.0238 0.0008 0.0052 0.0190 0.84700 0.0216 0.0006 0.0050 0.0167 0.811000 0.0205 0.0005 0.0049 0.0154 0.811500 0.0260 0.0050 0.0158 0.80

Raw

ls, 1

98

2

!12



R. Rigon

!13


Nemes (2006) propone una associazione tra le classi di tessitura (identificate nelle

slide seguenti) e le proprietà idrauliche.

classe tessiturale %sabbia %argillasand 92 5loamy-sand 82 6sandy-loam 65 10sandy-clay-loam 60 28loam 40 18silty-loam 20 15silty-clay 8 45silty-clay-loam 10 35clay-loam 35 35clay 20 60


R. Rigon

Nem

es, 2

00

6

!14



R. Rigon

Nem

es, 2

00

6

!15



R. Rigon

!16

Pedotransfer FunctionsN

emes

(2

00

6)


R. Rigon

SOILPAR (http://www.sipeaa.it/ASP/ASP2/SOILPAR.asp) – By Acutis and Donatelli !ROSETTA (http://www.ars.usda.gov/Servi[3] the USDA, uses artificial neural networks !RETC - van Genuchten, M. Th., F. J. Leij, and S. R. Yates. 1991. The RETC Code for Quantifying the Hydraulic Functions of Unsaturated Soils, Version 1.0. EPA Report 600/2-91/065, U.S. Salinity Laboratory, USDA, ARS, Riverside, California.

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Software: !

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