Anar al contingut

Equació de drenage

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Una equació de drenage és aquella que descriu la relació entre la profunditat i el espayament entre tubos o sangues de drenage subterràneu, la profunditat del nivell freàtic, la profunditat i la permeabilidad del sol.
Les equacions de drenage s'utilisen per a dissenyar sistemes de drenage subterràneus en la finalitat de solucionar el problema del aigua subterrànea elevada, millorar les condicions agràries i promoure les collites dels cultius.

L'equació de Hooghoudt

Paràmetros en un sistema de drenage subterràneu

Una equació de drenage ben coneguda per al estat estacionario és la de Hooghoudt:[1]

Q L2 = 8 Kb d (Vaig donar – Dd) (Dd – Dw) + 4 Ka (Dd – Dw)2

en que:

Q = la velocitat de drenage en estat estacionario (m/dia)
K = la permeabilidad o conductivitat hidràulica del sol (m/dia)
Ka = K per damunt del nivell de drenage (m/dia)
Kb = K per baix del nivell de drenage (m/dia)
D = profunditat (m)
Vaig donar = profunditat de la capa impermeable (m)
Dd = profunditat del nivell de drenage (m)
Dw = profunditat en estat estacionario del nivell freàtic (napa freàtica, taula d'aigua) en el mig entre els tubos o sangues de drenage (m)
r = ràdio del tubo de drenage o ràdio equivalent de la sanga de drenage (m)
L = espayament entre els tubos o sangues de drenage (m)
d = profunditat equivalent, una funció de L, (Vaig donar–Dd), i r

La profunditat equivalent d representa la disminució de la gruixa de l'aqüífer (Vaig donar–Dd) per a simular l'efecte de la resistència al fluix radial cap al tubo o la sanga de drenage

L'estat estacionario
En l'estat estacionario el nivell de la taula del aigua subterrànea es manté constant i la velocitat de drenage (Q) equival a la velocitat de recarrega (R) per la pluja o l'excés de rec. Considerant un determini llarc (per eixemple una estació de l'any), el canvi de la cantitat d'aigua almagasenada en la taula d'aigua és normalment chicoteta en comparació a la cantitat d'aigua drenada de modo que la condició de l'estat estacionario s'aproxima suficientment per a poder aplicar l'equació.

Derivació de l'equació
Per a la derivació de l'equació, Hooghoudt va amprar la llei de Darcy, el sumatorio de funcions equipotenciales circulares i, per a determinar l'influència de la capa impermeable, el método de les imàgens. Hooghoudt va publicar taules per a la determinació de la profunditat equivalent (d), perque la funció F en d = F(L, Vaig donar–Dd, r) consistix d'una série llarga de térmens.

Collita de cultiu i profunditat promedia estacional de la taula d'aigua

Determinant:

  • la velocitat Q de drenage i la recarrega promedia d'un balanç hídric
  • la profunditat promedia de la taula d'aigua permissible per a les plantes (Dw)
  • la conductivitat hidràulica (Ka i Kb) per medicions
  • la profunditat (Digues) del fondo del aqüífer

es troba el espayament requerit dels tubos o sangues de drenage en dependència de la seua profunditat (Dd) i tamany (r).

Profunditat equivalent

En 1991 es va desenrollar una expressió matemàtica analítica per a la profunditat equivalent (d) que reemplaça a les taules de Hooghoudt:[2]

d = πL / 8 { ln(L / πr) + F(x) }

a on:

x = 2π (Vaig donar – Dd) / L
F(x) = Σ 4i–2nx / n (1 – i–2nx)

en:

n = 1, 3, 5, . . .
i = 2.71 . . , el número i, base del logaritme neperiano.


Referències

  1. ↑ H.P.Ritzema, 1994, Subsurface flow to drains. Chapter 8 in: H.P.Ritzema (ed.), Drainage Principles and Applications, Publ. 16, pp. 236-304, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. ISBN 90 70754 3 39
  2. ↑ W.H. van der Molen en J.Wesseling, 1991. A solution in closed form and a séries solution to replace the tables for the thickness of the equivalent layer in Hooghoudt's drain spacing equation. Agricultural Water Management 19, pp.1-16