Modelado de la Evaporación en Suelos Mediante una Condición de Borde No Lineal en la Ecuación de Richards

Abstract

La cuantificación de la evaporación en suelos resulta de interés en numerosos problemas agronómicos, hidrogeológicos y ambientales. Entre ellos podemos citar el diseño de estrategias de riego eficiente, la estimación de la recarga de acuíferos y el estudio de la salinización de suelos en regiones semiáridas. La evaporación tiene lugar en los primeros centímetros del suelo e involucra procesos tanto de la atmósfera como de la zona no saturada del suelo. En este trabajo la evaporación se modela mediante una condición de borde no lineal en la ecuación de Richards que describe el flujo de agua en suelos parcialmente saturados. La condición de borde propuesta es función de la evaporación potencial y de un factor de stress hídrico que tiene en cuenta el estado de humedad del suelo en superficie. La evaporación potencial representa el valor máximo de evaporación cuando el suelo se encuentra en condiciones óptimas de humedad y se calcula mediante fórmulas semiempíricas que dependen de variables meteorológicas tales como la temperatura, humedad del aire e intensidad del viento. La ecuación de Richards se resuelve en un dominio unidimensional mediante un método mixto de elementos finitos. Para tratar las no linealidades de la ecuación y de la condición de borde superior se implementa un método de Picard modificado. Los resultados numéricos son validados mediante la comparación con los valores estimados a partir del modelo propuesto por Boesten y Stroosnijder (J. Boesten y L. Stroosnijder, Neth J Agric Sci, 34: 75-90 (1986)) utilizando datos experimentales correspondientes a dos texturas de suelo distintas. Finalmente, se presenta un ejemplo numérico del cálculo de la evaporación empleando datos diarios de la estación meteorológica de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de La Plata. Los resultados obtenidos ilustran las potenciales aplicaciones de la herramienta computacional desarrollada en el análisis de la evaporación bajo diferentes condiciones atmosféricas y de humedad del suelo.