Fitting a numerical model for the analysis of wet bulb dimensions by drip irrigation

• Published in: Agrociencia Uruguay Vol. 27; no. NE1; p. e1186
• Main Authors: Sastre, María Teresa, Silveira, Luis, Gamazo, Pablo
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Universidad de la República, Facultad de Agronomía 06.02.2024
• Subjects: clay soils; drip dynamics; drip irrigation; numerical modeling; wet bulb
• ISSN: 2730-5066; 2730-5066
• DOI: 10.31285/AGRO.27.1186

Drip irrigation is globally acknowledged as the most efficient system. However, the concept of "efficiency" relies on irrigation cultural practices, local agro-climatic conditions, and soil characteristics. In Uruguay, the absence of accurate wet bulb shape prediction often leads to common over-irrigation practices. Consequently, water loss through deep percolation, groundwater contamination, reduced crop yields, higher energy expenditure, and elevated fertilizer usage introduce uncertainties about the true efficiency of drip irrigation. The primary objective of this study is to develop a methodology for estimating wet bulb dimensions and their dynamics under drip irrigation. To achieve this, an experiment was conducted using a lysimeter containing representative soil from southern Uruguay. Alfalfa was irrigated using a central dripper with varying application times and flow rates. The lysimeter was equipped with tensiometers, and moisture observations were made with a neutron probe. The collected data were used to calibrate a numerical model implemented in the Code Bright program (UPC, Barcelona, Spain). The model exhibited a good fit in the upper strata (h<60cm), and revealed a deeper and thinner bulb compared to estimates found in the literature for soils of similar texture. This model, accurately computing the wet bulb's shape in heavy and stratified soils in Uruguay, allows simulations of various irrigation scenarios. Consequently, this work holds great potential for improving the efficiency of drip irrigation in the region. El riego por goteo es reconocido mundialmente como el sistema más eficiente. Sin embargo, el concepto de eficiencia se basa en las prácticas culturales de riego, las condiciones agroclimáticas locales y las características del suelo. En Uruguay, la ausencia de una predicción precisa de la forma del bulbo húmedo a menudo conduce a prácticas comunes de riego excesivo. En consecuencia, la pérdida de agua a través de la percolación profunda, la contaminación de las aguas subterráneas, la reducción del rendimiento de los cultivos, el mayor gasto de energía y el uso elevado de fertilizantes introducen incertidumbres sobre la verdadera eficiencia del riego por goteo. El objetivo principal de este estudio es desarrollar una metodología para estimar las dimensiones del bulbo húmedo y su dinámica bajo riego por goteo. Para lograr esto, se realizó un experimento utilizando un lisímetro que contenía suelo representativo del sur de Uruguay. La alfalfa se regó con un gotero central con diferentes tiempos de aplicación y caudales. El lisímetro estaba equipado con tensiómetros y las observaciones de humedad se realizaron con una sonda de neutrones. Los datos recopilados se utilizaron para calibrar un modelo numérico implementado en el programa Code Bright (UPC, Barcelona, España). El modelo exhibió un buen ajuste en los estratos superiores (h<60cm) y reveló un bulbo más profundo y delgado en comparación con las estimaciones encontradas en la literatura para suelos de textura similar. Este modelo, que calcula con precisión la forma del bulbo húmedo en suelos pesados y estratificados en Uruguay, permite simulaciones de varios escenarios de riego. En consecuencia, este trabajo tiene un gran potencial para mejorar la eficiencia del riego por goteo en la región. A irrigação por gotejamento é mundialmente reconhecida como o sistema mais eficiente. No entanto, o conceito de "eficiência" depende de práticas culturais de irrigação, condições agroclimáticas locais e características do solo. No Uruguai, a ausência de previsão precisa da forma do bulbo úmido geralmente leva a práticas comuns de irrigação excessiva. Consequentemente, a perda de água por percolação profunda, contaminação de águas subterrâneas, rendimentos reduzidos das culturas, maior gasto de energia e uso elevado de fertilizantes introduzem incertezas sobre a verdadeira eficiência da irrigação por gotejamento. O objetivo principal deste estudo é desenvolver uma metodologia para estimar as dimensões do bulbo úmido e sua dinâmica sob irrigação por gotejamento. Para isso, foi realizado um experimento utilizando um lisímetro contendo solo representativo do sul do Uruguai. A alfafa foi irrigada usando um gotejador central com diferentes tempos de aplicação e vazões. O lisímetro foi equipado com tensiômetros e as observações de umidade foram feitas com uma sonda de nêutrons. Os dados coletados foram usados ​​para calibrar um modelo numérico implementado no programa Code Bright (UPC, Barcelona, ​​​​Espanha). O modelo apresentou um bom ajuste nos estratos superiores (h<60cm) e revelou um bulbo mais profundo e mais fino em relação às estimativas encontradas na literatura para solos de textura semelhante. Este modelo, calculando com precisão a forma do bulbo úmido em solos pesados ​​e estratificados no Uruguai, permite simulações de vários cenários de irrigação. Consequentemente, este trabalho tem grande potencial para melhorar a eficiência da irrigação por gotejamento na região.