12.5 acqua neisuoli-swrc
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This slides introduce the Soil Water Retention Curves. They discuss their parameterisations and their meaning.
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12.5 acqua neisuoli-swrc
- 1. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Curve di ritenzione idrica Riccardo Rigon SamRoloff-Laurelwood12x12-2012
- 2. R. Rigon Obbiettivi: 2 L’acqua nei suoli e nel sottosuolo •Introdurre le curve di ritenzione idrica (SWRC) •Introdurre le principali parametrizzazioni delle SWRC
- 3. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino TT T T TT Fase liquida Aria umida (gas) Matrice solida Fluido bifase 3
- 4. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino Se l’angolo di contatto è θ<90°, il liquido entra nel tubo capillare ed è detto bagnare la superficie e risale di una altezza inversamente proporzionale al raggio del tubo 4 La capillarità T uw<0 pw=0 pw=0 h pa=0 pw = 2 cos ✓ r
- 5. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino T particella acqua interstiziale T pw < 0 L’angolo di contatto è inferiori ai 90° Il menisco è concavo nella direzione dell’aria e la pressione è negativa I grani sono tenuti insieme anche dalla tensione superficiale e dalla pressione negativa -pw T Effetti capillari nei suoli 5 A flash-back sui suoli non saturi
- 6. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino Il suolo risulta come un sistema complesso di tubi capillari 6 A flash-back sui suoli non saturi
- 7. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino Un suolo non saturo è capace di assorbire acqua dalla fase liquida e gassosa. Questa proprietà si chiama suzione TT TT TT TT TT TT TT TT T TT Type to TT TT TT TT TT TTTT T T T Terreno non saturo 7 A flash-back sui suoli non saturi la suzione
- 8. R. Rigon 8 Advancing Knowledge Promoting Learning 3.#Steady#Infiltra/on ! Where is the equilibrium position of air-water interface? Capillary Barrier: Horizontal Direction 33 fine coarse finer coarser coarsesw rTu /2=finesw rTu /2= finer finer finesw rTu /2=finesw rTu /2= (a) (b) Una versione semplificata Non equilibrio Equilibrio AfterLuandGodt,2012-Chapter3
- 9. R. Rigon 9 ng Knowledge ing Learning Capillary Barrier: Vertical Direction much water does the fine layer can hold? /rfine fine fineswt rTu /2= wtwb uu = wu ozz = finer fineswt rTu /2= transr transswb rTu /2= fineswt rTu /2= coarseswt rTu /2= wuwu coarser (a) (b) (c) The height of water a flat capillary barrier can hold is: hcritical = 1 !w 1 "fine ! 2 "coarse " # $ $ % & ' ' Advancing Knowledge Promoting Learning Capillary Barrier: Vertical Direction ! How much water does the fine layer can hold? fine coarse /rfine fine fineswt rTu /2= wtwb uu = wu ozz = finer fineswt rTu /2= transr transswb rTu /2= swt Tu 2= wt Tu 2= wu coarser (a) (b) (c) The height of water a flat capillary barrier can hold is: hcritical = 1 !w 1 "fine ! 2 "coarse " # $ $ % & ' ' Non equilibrio Equilibrio Effetto della forza di gravità AfterLuandGodt,2012-Chapter3
- 10. R. Rigon Scala di Darcy 10 Vogliamo una descrizione “macroscopica” dell’energia!
- 11. R. Rigon 11 Scala di Darcy Vogliamo una descrizione “macroscopica” dell’energia! AfterLuandGodt,2012-Chapter3
- 12. R. Rigon La Relazione tra Saturazione (contenuto d’acqua) e Suzione a livello macroscopico si chiama curva di ritenzione idrica (Soil Water Retention Curve) SWRC ed illustra i diversi stati dell’acqua nei suoli. Soil-water retention curve for initially saturated coarse silt Soil-water retention curve for initially saturated coarse silt. ChahalandYong,1965 12
- 13. R. Rigon S ln (s) 1 13 Suolo parzialmente saturo (“funicolar state”) Saturazione residua (idratazione) Suolo saturo Suolo quasi saturo (capillarità) Curva di ritenzione idrica (SWRC)
- 14. R. Rigon S ln (s) 1 Sr sb sr sb = valore di entrata dell’aria sr = suzione residua Sr = grado di saturazione residua 14 Curva di ritenzione idrica (SWRC)
- 15. L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Alessandro Tarantino ln (s) S 1 Curva in drenaggio Curva di infiltrazione “Scanning curves” La SWRC non è una curva Isteresi idraulica 15
- 16. R. Rigon Capacità idraulica dei suoli Ma di solito non ce ne curiamo e pensiamo le SWRC come una funzione ⇤ (⇥) ⇤t = ⇤ (⇥) ⇤⇥ ⇤⇥ ⇤t C(⇥) ⇤⇥ ⇤t 16 L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 17. R. Rigon La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori 17 L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 18. R. Rigon Distribuzione dei pori, i.e. quanto di Vs occupano i pori di una certa dimensione Porosità 18 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 19. R. Rigon 19 3.2 water in soils 27 0 2 4 6 8 r [cm] 10−3 0 20 40 60 80 100 120 f(r)[cm−1] R Figure 7: The pore-size distribution is described by a two-parameters lognormal distribution [50] for θs = 0.4, θr = 0.1, σ = 0.6, rm = 2.1 10−3[cm]. According with Mualem’s assumption water fulfills pores with radius r R. where θr is the residual water content. Furthermore, the relation between Se and R is Se = 1 θs − θr R −0 f(r)dr (14) At the beginning Rigon et al. Is just the pore size distribution
- 20. R. Rigon raggio dei pori 20 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori potenziale di suzione energia per unità di superficie L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Se assumiamo che riempimento e drenaggio dei pori avvengano in modo ordinato riempiendo prima i pori piccoli e svuotando i pori grandi peso specifico acqua Kosugy,1994
- 21. R. Rigon 21 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 22. R. Rigon 22 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori = L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 23. R. Rigon d dx b(x) a(x) s(y) dy = s(b(x)) db(x) dx s(a(x)) da(x) dx Dove si è usata l’identità: 23 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 24. R. Rigon 24 Forme parametriche della SWRC L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 25. R. Rigon 25 La capacità idraulica è proporzionale alla distribuzione dei pori d✓w d = s ↵ m n(↵ )n 1 [1 + (↵ )n]m+1 (✓r + s) L’acqua nei suoli e nel sottosuolo
- 28. R. Rigon 28 Forme parametriche della SWRC
- 29. R. Rigon 29 Forme parametriche della SWRC