Assessing Horton and Kostiakov models focused on estimating soil water infiltration
DOI:
https://doi.org/10.18554/rbcti.v8i2.7022Keywords:
Infiltrometer, Infiltration rate, CambisolAbstract
Water infiltration into the soil plays key role in proper soil and water conservation and management processes. The aim of the current study is to assess water behavior in soil infiltration processes by using the Horton and Kostiakov models. Double-ring infiltrometer method was used to determine water infiltration into the soil. In addition, soil samples were collected at depths of 0-10 cm, 10-20 cm and 20-30 cm, to determine soil moisture. Cumulative infiltration (IA) and instantaneous infiltration rates per time interval (TiR) were calculated. Equations describing the investigated phenomena were adjusted, according to the Horton and Kostiakov models. High water infiltration rate was observed at the beginning of the process, likely due to low moisture level at the top soil layer. Both models tend to underestimate the initial infiltration rate value. However, the Horton model tends to overestimate most of the instantaneous infiltration values up to 25 minutes. The Kostiakov model, on the other hand, tends to overestimate most of the instantaneous infiltration rate values after 80 minutes. Despite the large fluctuation observed in TiR values in the soil, the assessed models have satisfactorily described the infiltration behavior at the experimental site. Based on the heat map analysis, the Kostiakov model was the one capable of determining the infiltration values closest to actual one.
References
ALMEIDA, C. C. S. Capacidade de infiltração em Neossolo flúvico e Cambissolo haplicono semiárido pernambucano. 57 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, PE, 2017.
ALMEIDA, C. C.; PISCOYA, V. C.; BARRETO, N. A.; NETO, F. C. R. Capacidade de infiltração em neossolo flúvico e cambissolo háplico no semiárido pernambucano. Revista de Geografia (Recife), v. 37, n. 2, 2020. DOI: https://doi.org/10.51359/2238-6211.2020.240612
BAZZO, J. A.; HORN, P. L. Calibração do modelo matemático de infiltração de Horton em pavimento de concreto tipo blocos intertravados. 69 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, PR, 2017.
BERNARDO, S; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8. Ed. Atual. e Ampl. Viçosa: Editora UFV, 2006.
BRANDÃO, V. S. CECÍLIO, R. A.; PRUSKI, F. F.; SILVA, D. D. Infiltração de água no solo. Viçosa: Editora UFV, 2006.
BRITO, L. T.; LOUREIRO, B. T.; DENICULI; W.; RAMOS, M. M.; SOARES, J. M. Influência do método da determinação da velocidade de infiltração. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 20, p. 503-507, 1996.
CECÍLIO, R. A.; MARTINEZ, M. A.; PRUSKI, F. F.; SILVA, D. D. Modelo para estimativa da infiltração de água e perfil de umidade do solo. Revista Brasileira Ciência do Solo, v. 37, n. 2, p. 411-421, 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832013000200012
CLIMATE-DATA.ORG. CLIMA IRATI (BRASIL). 2022. Available at: https://pt.climate-data.org/america-do-sul/brasil/parana/irati-43661/. Accessed on: 04 ago. 2022.
EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Rio de Janeiro, 2018.
FAGUNDES, E. A. A.; KOETZ, M., RUDEL, N.; SANTOS, T. S.; PORTO, R. Determinação da infiltração e velocidade de infiltração de água pelo método de infiltrômetro de anel em solo de cerrado no município de Rondonópolis-MT. Enciclopédia Biosfera, v. 8, n. 15, p. 369-378, 2012.
FELIZARDO, L. M.; JUNIOR, M. S.; FARIA, G. A.; OLIVEIRA, J. N. Testes de infiltração de água no solo como forma de quantificar os parâmetros para equação de Horton. Research, Society and Development, v. 9, n. 9, p. 1-16, 2020. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.6767
FURQUIM, L. C.; SOUZA, E. J.; SILVA, N. F.; NUÑEZ, D. N. C.; CABRAL, J. S. R.; SANTINI, J. M. K.; et al. Infiltração de água e resistência do solo à penetração em sistemas de cultivos integrados e em área de pastagem degradada. Colloquium Agrariae, v. 16, n. 5, p. 82-95, 2020. DOI: https://doi.org/10.5747/ca.2020.v16.n5.a397
GARCEZ, L. N.; ALVAREZ, G. A. Hidrologia. 2. ed. rev. e atual. São Paulo: Edgard Blücher, 1988.
GONDIM, T. M. S.; WANDERLEY, J. A. C.; SOUZA, J. M.; FILHO, J. C. F.; SOUSA, J. S. Infiltração e velocidade de infiltração de água pelo método do infiltrômetro de anel em solo areno-argiloso. Revista Brasileira de Gestão Ambiental, v. 4, n. 1, p. 64-73, 2010.
IRATI, Prefeitura de. HISTÓRIA, 2020. Available at: https://irati.pr.gov.br/pagina/1_Hist%20oria.html. Accessed on: 04 ago. 2022.
MANCUSO, M. A.; FLORES, B. A.; ROSA, G. M. SCHROEDER, J. K.; PRETTO, P.R. P. Características da taxa de infiltração e densidade do solo em distintos tipos de cobertura de solo em zona urbana. Revista Monografias Ambientais, v. 14, n. 1, Edição Especial, p. 2890–2998, 2014. DOI: https://doi.org/10.5902/2236130810932
MELLEK, J. E.; RIZZI, N. E.; RIBEIRO, J. C.; CORDEIRO, C. R. R.; ANDRADE, E. R. Velocidade de infiltração da água em Cambissolo de textura argilosa sob floresta ombrófila mista. Enciclopédia Biosfera, v. 10, n. 19, p.1923-1938, 2014.
MOREIRA, J. H.; TEIXEIRA, W. G.; DONAGEMMA, G. K. Umidade atual. In: TEIXEIRA, P. C.; DONAGEMMA, G. K.; FONTANA, A.; TEIXEIRA, W. G. Manual de Métodos de Análise de Solo. Brasília – DF: Embrapa, 2017.
NETTO, A. M.; ANTONINO, A. C. D.; AUDRY, P.; CARNEIRO, C. J. G.; DALL´OLIO, A. Condutividade hidráulica não saturada de um podzólico amarelo da zona da mata norte de Pernambuco. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 35, n. 6, p.1221-1228, 2000. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2000000600019
NUNES, J. A.; SILVEIRA, M. H.; SILVA, T. J.; NUNES, P.; CARVALHO, K. Velocidade de infiltração pelo método do infiltrômetro de anéis concêntricos em Latossolo Vermelho de Cerrado. Enciclopédia Biosfera, v. 8, n. 15, 2012.
OLIVEIRA, A. S.; SILVA, A. M.; MELLO, C. R. Dinâmica da água em áreas de recarga de nascentes em dois ambientes na Região Alto Rio Grande, Minas Gerais. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 25, n. 1, p. 59-67, 2020. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-41522020148177
OLIVEIRA, D. B. C.; SOARES, W. A.; HOLANDA, M. A. C. R. de. Análise de Desempenho de Modelos de Infiltração Unidimensional de Água no Solo. Revista Águas Subterrâneas, p. 8, 2018. DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v32i1.28947
PAIXÃO, F. J. R.; ANDRADE, A. R. S.; AZEVEDO, C. A. V.; COSTA, T. L.; GUERRA, H. O. C. Ajuste da curva de infiltração por meio de diferentes modelos empíricos. Revista Brasileira de Tecnologia Aplicada nas Ciências Agrárias, v. 2, n. 1, 2009.
PAIXÃO, F. J. R.; ANDRADE, A. R. S. AZEVEDO, C. A. V.; SILVA, J. M.; COSTA, T. L. FEITOSA, R. M. Estimativa da Infiltração da água no solo através de modelos empíricos e funções não lineares. Revista de Biologia e Ciências da Terra. v. 5, n. 1, 2004.
PANACHUKI, E.; SOBRINHO, T. A.; VITORINO, A. C. T.; CARVALHO, D. F.; URCHEI, M. A. Avaliação da infiltração de água no solo, em sistema de integração agricultura-pecuária, com uso de infiltrômetro de aspersão portátil. Acta Scientiarum Agronomy, v. 28, n. 1, p.129-137, 2006.
PANACHUKI, E.; BERTOL, I.; SOBRINHO, T. A.; OLIVEIRA, P. T. S. de; RODRIGUES, D. B.B. Perdas de solo e de água e infiltração de água em latossolo vermelho sob sistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 35, n. 5, p. 1777-1786, 2011. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000500032
R Core Team. The R project for statistical computing. 2023. Available at: https://www.r-project.org/. Accessed on: 20 de jun. 2023.
SANTOS, J. N.; PEREIRA, E. D. Carta de susceptibilidade a infiltração da água no solo na sub-bacia do rio Maracanã-MA. Cadernos de Pesquisa, v. 20, n. especial, 2013. DOI: https://doi.org/10.18764/2178-2229.v20n.especialp63-71
SILVA, H. R. S. E.; SANTOS, J. F.; SILVA, A. l. F., NASCIMENTO, S. M. S. G. Infiltração de água e atributos físicos do solo em diferentes agroecossistemas no brejo paraibano. In: II Congresso Paraibano de Agroecologia & IV Exposição Tecnológica, 2019. Anais [...] Caderno Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, Pombal, v. 9, n.7, e-6983, 2019.
TOMASINI, B. A.; VITORINO, A. C. T.; GARBIATE, M. V.; SOUZA, C. M. A.; SOBRINHO, T. A. Infiltração de água no solo em áreas cultivadas com Cana-de-açúcar sob diferentes sistemas de colheita e modelos de ajustes de equações de infiltração. Revista Engenharia Agrícola, v. 30, n. 6, p.1060-1070, 2010. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-69162010000600007
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