Objetivos:
Habilitar os alunos na utilização de modelos computacionais aplicados à dinâmica de água e solutos no solo, em situações de solo saturado (águas subterrâneas) quanto em condições de solo não saturado, mediante aulas teóricas e práticas, juntamente com discussões e análises críticas de trabalhos científicos relevantes, publicados no País e no Exterior.
Justificativa:
É crescente a preocupação com aspectos do movimento de água e principalmente de solutos no solo, em particular, os de origem agrícola provenientes da aplicação de corretivos do solo, fertilizantes e pesticidas ou de dejetos animais. As principais situações onde ocorrem tais aplicações são em condições de solo não saturado e alguns dos processos, tais como, escoamento superficial (runoff), lixiviação, degradação química, adsorção pelo solo, podem ocorrer em situações reais de dinâmica de solutos. Portanto, a utilzação de ferramentas que auxiliem ao profissional da área em prever a dinâmica da água, bem como, o possível impacto que poderá ser ocasionado devido à aplicação de produtos químicos por uma certa atividade, não somente a curto mas a médio e longo prazo nos recursos das águas e dos solos, passa a ser fundamental. Para alcançar esse objetivo, é fundamental o domínio analítico e numérico de conceitos físicos, necessários para o equacionamento, modelagem numérica e simulação numérica que permita prever o destino da água e solutos na região não saturada do solo.
Conteúdo:
(1) CONCEITOS FíSICOS: Grandeza físicas fundamentais aplicadas ao ciclo hidrológico; (2) TÉCNICAS NUMÉRICAS: solução de equações (utilização de MathCad) (método da bissecção, secante e Newton-Raphson), (3) Propriedades físicas dos solos, (4) Transporte em Equilíbrio (equação de convecção-dispersão/difusão), (5) Curva de Retenção de água no solo (aplicação do modelo RETC e exercícios em EXCEL) (método dos quadrados mínimos, ajuste de curvas de retenção de água no solo), (6) Aplicações do modelo STANMOD (CFITIM) (ajuste de Curvas de Distribuição de Efluentes (métodos numéricos) (Breakthrough Curves), (7) Introdução ao modelo MIDI (Miranda, 2001), (8) Introdução ao modelo HYDRUS 1D (Problemas de Infiltração), (9) Aplicação dos modelos MIDI e HYDRUS 1D e 2D em problemas de dinâmica de água e solutos no solo, (10) Aplicação do modelo HYDRUS para resolução de problemas inversos.
Forma de Avaliação:
Exercícios Semanais (20%), Trabalhos Semanais (20%), Relatório das aulas práticas (30%), Programas e rotinas computacionais (30%). Média ponderada das notas.
Observação:
Conhecimentos sobre dinâmica da água no solo, manejo de irrigação e matemática aplicada à engenharia de biossistemas, bem como, noções de programação, podem auxiliar o aluno em um melhor aproveitamento da disciplina.
Bibliografia:
ANSARI, K.A. An Introduction to Numerical Methods Using Mathcad; Schroff Development Corp.: Spokane, WA, USA, 2007.
BEAR, J. Dynamics of fluids in porous media. New York: American Elsevier, 1972. 764 p.
BURDEN, R. L.; FAIURES, J. D. Numerical Analysis, Brooks/Cole, 6th ed., 1997.
CUNHA, C. Métodos Numéricos para as Engenharias e ciências aplicadas. UNICAMP, 1993, 265 p.
CURTIS, G.F.; WHEATLEY, P.O. Applied Numerical Analysis. California Polytechnic State University, 1999, 322 P.
HILLEL, D. Introduction to Environmental Soil Physics. Elsevier Science, San Diego, 2004. 485p.
KREYSZIG, E. Advanced Engineering Mathematics. John Wiley & Sons, 1993, 1271p.
MIRANDA, J.H. Modelo para simulação da dinâmica de nitrato em colunas verticais de solo não saturado. 2001. 79 f. Tese (Doutorado em Irrigação e Drenagem) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2001.
PREVEDELLO, C.L. Física do solo com problemas resolvidos. Curitiba: SAEAFS, 1996. 446p.
RADCLIFFE D. E,; Šimůnek, J. Soil Physics with HYDRUS: Modeling and Applications. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, ISBN: 978-1-4200-7380-5, pp. 373, 2010.
REICHARDT, K. Dinâmica da matéria e da energia em ecossistemas. 2. ed. Piracicaba: ESALQ, 1996. 513p.
SKAGGS, T. H., LEIJ, F. J. Solute transport. In: Dane, J. H., and Topp, G. C., eds. “Methods of Soil Analysis, Part 4: Physical Methods.” Soil Science Society of America, Madison, WI. 2002.
THOMPSON, J.A.; COYNE, M.S. Math for Soil Scientists. 1st ed. Thompson-Delmar.ISBN-13 9780766842687, 2006.
van GENUCHTEN. Determining transport parameters from solute displacement experiments. Research Report. 1980.
WARRICK, A. W. Soil water dynamics. Oxford University Press, 2003, 391 p.
Artigos / Periódicos de Interesse:
Bresler, E. (1973). Simultaneous transport of solutes and water under transient unsaturated flow conditions. Water Resour. Res. 9, 975–986.
Jury, W. A. (1982a). Simulation of solute transport with a transfer function model. Water Resour. Res. 18, 363–368.
Jury, W. A. (1982b). Use of solute transport models to estimate salt balance below irrigated cropland. In: Hillel, D., ed. “Advances in Irrigation,” Vol. I. Academic Press, New York.
Jury, W. A., and Sposito, G. (1985). Field calibration and validation of solute transport models for the unsaturated zone. Soil Sci. Soc. Am. J. 49, 1331–1341.
van Genuchten, M. Th., and Shouse, P. J. (1989). Solute transport in heterogeneous field soils. In: Allen, D. T., Cohen, Y., and Kaplan, I. R., eds., “Intermedia Pollutant Transport: Modeling and Field Measurement.” Plenum Publishing Corp., New York.
van Genuchten, M. Th., and Wierenga, P. J. (1974). Simulation of one-dimensional solute transfer in porous media. Agric. Exp. Stn. Bulletin 628, New Mexico State Univ., Las Cruces, NM.
van Genuchten, M. Th., and Wierenga, P. J. (1976). Mass transfer studies in sorbing porous media: I. Analytical solutions. Soil Sci. Soc. Am. J. 40: 473–479.
van Genuchten, M. Th., and Alves, W. J. (1982). Analytical solutions of the onedimensional convective – dispersive solute-transport equation. USDA Tech. Bull. 1661.
van Genuchten, M. Th., Tang, D. H., and Guennelon, R. (1984). Some exact solutions for solute transport through soils containing large cylindrical macropores. Soil Sci. Soc. Am. J. 20, 1303–1310.
SOIL SCIENCE SOCIETY OF AMERICA JOURNAL
JOURNAL OF IRRIGATION AND DRAINAGE ENGINEERING
JOURNAL OF SOIL & WATER CONSERVATION
TRANSACTIONS OF THE ASABE
Idiomas ministrados:
