Modelagem computacional aplicada à dinâmica da água e solutos no solo

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1 aplicada à dinâmica da água Jarbas Honorio de Miranda Professor Associado Departamento de Ciências Exatas /06/2008 de 56 Fortaleza-CE

2 Tópicos a serem abordados : Modelagem 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 4: Modelos aplicados à dinâmica d 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa 2 de 56

3 : Modelagem Diversas Aplicações: Cultivos, Animais, etc... Simulação de crescimento, produtividade, análise de decisão, programação linear, conforto animal... 3 de 56

4 : Modelagem Ganhos de peso ( campeões de produtividade ) 74 a Expozebu Uberaba-MG (22/04 a /05) Movimentação de R$ ,00 (US$ 4,585,306.6) Campeã: Poetisa ED Arrojo TE = R$ ,00 (80%) (US$,05,039.46) Ano Passado (Athena 5 SR) = R$ ,00 (US$,292,046.4) AMBIENTE = variáveis relacionadas 4 de 56

5 : Modelagem AMBIENTE = variáveis relacionadas 5 de 56

6 : Modelagem Aspectos Ambientais + Econômicos 6 de 56

7 : Modelagem Modelos Matemáticos 7 de 56

8 : Modelagem Hipóteses Expresse as hipóteses em termos de equações diferenciais Formulação matemática Se necessário, altere as hipóteses ou aumente a resolução do modelo Resolução de ED s Obtenha as soluções Compare as predições do modelo com os fatos conhecidos Exponha as predições do modelo (gráficos) 8 de 56

9 : Modelagem Aplicações Práticas: A observação mostra que a taxa de variação da pressão atmosférica com a altura h é proporcional à pressão. Supondo que a pressão a 6000 metros é metade do seu valor Po ao nível do mar, encontrar a equação para pressão em qualquer altitude. dp dh dp P P K.P K. k.h c.e dh h = 0 m P(0) = 760 mmhg P k.h 760.e h = m P(6000) = 380 mmhg P 760.e, h 9 de 56

10 : Modelagem Pesquisadores - Modelagem Categoria (Palavra-Chave) A Modelagem B Modelagem computacional C Modelagem computacional and simulação D Modelagem and água and solutos E Modelagem computacional and irrigação and drenagem F Modelagem computacional and água and solutos G Modelagem computacional and água and solutos and solo 0,4% Demetrius David da Silva (UFV), Durval Dourado Neto (), João Carlos Ferreira Borges Júnior (UFRPE) 0 de 56

11 Tópicos : Modelagem 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 4: Modelos aplicados à dinâmica d 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa de 56

12 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Objeto de Interesse O transporte simultâneo de água e de solutos (íons) em condições de fluxo saturado e não saturado Soluto Plantio (econômicas) Ambientais 2 de 56

13 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Modelo de Richards & Weatherhead, utilizado para simular a distribuição de água do aspersor com vento Simulasoft. - Aplicativo para simulação da distribuição de água de sistemas autopropelidos de irrigação (Prof. Dr. Alberto Colombo UFLA acolombo@ufla.br) 3 de 56

14 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem O Simulasoft permite simular os efeitos da velocidade e direção do vento sobre a distribuição espacial da água aplicada por um canhão hidráulico (Prof. Dr. Alberto Colombo UFLA acolombo@ufla.br) O Simulasoft simula o perfil transversal de aplicação de água de um autopropelido operando em condições de vento 4 de 56

15 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem O Simulasoft calcula a distribuição de água entre dois carreadores em qualquer condição de vento 5 de 56

16 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Simulasoft (Prof. Dr. Alberto Colombo UFLA) acolombo@ufla.br 6 de 56

17 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Modelo TERRADIM (MIRANDA et al., 2004) 7 de 56

18 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Modelos de Drenagem DRAINMOD (Skaggs, 98) SIMDRENO (Duarte, 996) SISDRENA (Miranda, 997) de 56

19 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 0000 Solo -,20 m Solo -,40 m Solo -,60 m VPL Espaçamento (m) Representação esquemática do índice econômico Valor Presente Líquido para os espaçamentos variando de 0 a 00 m e profundidade dos drenos de,2,,4 e,6 m. 9 de 56

20 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 20 de 56

21 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 2 de 56

22 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 22 de 56

23 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 23 de 56

24 Profundidade (cm) 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem Simulação do lençol freático pelo modelo SISDRENA SISDRENA DRAINMOD -20 Linha do dreno -40 Dias 24 de 56

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26 Tópicos : Modelagem 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 4: Modelos aplicados à dinâmica d 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa 26 de 56

27 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo RETC Sucção Solo Argiloso SWRC Solo Arenoso Umidade do solo 27 de 56

28 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo RETC (van Genuchten 99) 28 de 56

29 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo Hydrus D e 2D (U.S. Salinity Laboratory, International Groundwater Modeling Center and PC-Progress) Hydrus D Entrada de Dados Hydrus D Gráficos 29 de 56

30 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo Hydrus D e 2D (U.S. Salinity Laboratory, International Groundwater Modeling Center, and PC-Progress) Hydrus D Perfis de Umidade Hydrus 2D Autocad 30 de 56

31 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo Hydrus 3D (U.S. Salinity Laboratory, International Groundwater Modeling Center, and PC-Progress) Rotating 3D model 3 de 56

32 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 32 de 56

33 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 33 de 56

34 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 34 de 56

35 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 35 de 56

36 Tópicos : Modelagem 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 4: Modelos aplicados à dinâmica d 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa 36 de 56

37 4: Modelos aplicados à dinâmica d Etapa Parâmetros de transporte de solutos Etapa 2 Simulação da dinâmica de solutos 37 de 56

38 Parâmetros de transporte de solutos Solo KCl Solo 2 KCl Solo KNO3 Solo 2 KNO3,0 0,9 Solo 0,8 0,7 C/Co 0,6 0,5 0,4 Solo 2 0,3 0,2 Ce( T) 2 erfc R L v T 2 ( D R T) exp v L D erfc R L v T 2 ( D R T) 0.5 0, 0, Volume de Poros (VP) 38 de 56

39 Ce( T) 2 erfc R L v T 2 ( D R T) exp v L D erfc R L v T 2 ( D R T) 0.5 erf 2 VP e VP 2 0 erfc erf 39 de 56

40 4: Modelos aplicados à dinâmica d Ce( T) 2 erfc R L v T 2 ( D R T) exp v L D erfc R L v T 2 ( D R T) 0.5 Tabela. Parâmetros de transporte do potássio para os solos e 2 correspondentes ao cloreto de potássio (KCl) e nitrato de potássio (KNO 3 ) Parâmetros de transporte do potássio Tipo de Solo V D R (cm min - ) (cm 2 min - ) (cm) Solo KCl 0,2207 0,08545,876 0,3872 Solo KNO 3,076,289,697,980 Solo 2 KCl 0,6702,000 3,983,492 Solo 2 KNO 3 0,4366 0,2835 3,563 0, de 56

41 4: Modelos aplicados à dinâmica d Modelos computacionais disponíveis Mathcad, Excel, HP, BTCFIT (Miranda, 2007) DISP (BORGES JUNIOR, João C. F.; FERREIRA, Paulo A., 2006), STANMOD (Jiri Simunek, M. Th. van Genuchten, M. Sejna, N. Toride, and F. J. Leij, 999) 4 de 56

42 4: Modelos aplicados à dinâmica d Stanmod (van Genuchten et al. 986) BTC s (CXTFIT) 42 de 56

43 4: Modelos aplicados à dinâmica d Stanmod (van Genuchten et al. 986) BTC s (CXTFIT) 43 de 56

44 4: Modelos aplicados à dinâmica d Site: 44 de 56

45 4: Modelos aplicados à dinâmica d 45 de 56

46 4: Modelos aplicados à dinâmica d 46 de 56

47 4: Modelos aplicados à dinâmica d Miranda (2006) R =,3085 D =,7746 cm 2 min - 47 de 56

48 4: Modelos aplicados à dinâmica d Wraith & Or (998) Miranda (2006) R =,3085 D =,7746 cm 2 min - 48 de 56

49 4: Modelos aplicados à dinâmica d 49 de 56

50 4: Modelos aplicados à dinâmica d Perfil de umidade na coluna vertical 0-0 Umidade Volumétrica Média (%) Profundidade (cm) Observado Modelo - MIDI 50 de 56

51 4: Modelos aplicados à dinâmica d Concentração de potássio na coluna vertical 0-0 Concentração média de Potássio (mg L - ) Profundidade (cm) P r o fu n d id a d e (c m ) ppm 200 ppm 50 ppm 00 ppm 50 ppm -70 Observado Modelo-MIDI ppm de 56

52 Tópicos : Modelagem 2: Modelos aplicados à área de Irrigação e Drenagem 3: Modelos aplicados à dinâmica da água no solo 4: Modelos aplicados à dinâmica d 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa 52 de 56

53 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa. Roque Emmanuel da Costa de Pinho. Análise de sensibilidade e avaliação da aplicação do modelo Hydrus-D para simulação do perfil de umidade e solutos (nitrato e potássio) no solo. 2. Alisson Jadavi Pereira da Silva. Concentrações de nitrato e potássio na solução do solo estimado com uso da técnica de TDR em solo sob fertirrigação. 3. João Alberto Lelis Neto. Monitoramento do perfil das concentrações de componentes químicos da vinhaça aplicada em diferentes tipos de solo. 4. Elenilson Moreira Franco. Monitoramento do perfil de umidade e de solutos em cultura de lima ácida Tahiti sob irrigação por gotejamento. 5. Anderson Marcelli Palmieri. Desenvolvimento de sistema automatizado de baixo custo para monitoramento de elementos climáticos do ambiente agrícola.. João Batista Ribeiro da Silva Reis. Monitoramento da dinâmica de solutos na cultura do amendoim sob diferentes atenuações da radiação solar. 2. Marco Antônio Rosa de Carvalho. Análise de escoamento superficial em terrenos cultivados. 3. Claudio Augusto Uyeda. Influência da aplicação da vinhaça nas propriedades físicas do solo. 53 de 56

54 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa 54 de 56

55 5: Pesquisas em andamento e Grupo de Pesquisa Mudanças Climáticas Automação 55 de 56

56 Obrigado pela atenção... Jarbas Honorio de Miranda Prof. Associado Departamento de Ciências Exatas Av. Pádua Dias n. cx.09 LCE/ CEP: Piracicaba-SP Fone: (9) Ramal: 20 Programa de Pós-Graduação em Irrigação e Drenagem Sbeanews Programa de Pós-Graduação em Física do Ambiente Agrícola 56 de 56

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