Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies (2018)
- Authors:
- Autor USP: GODOY, VANESSA ALMEIDA DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SGS
- Subjects: SOLO TROPICAL; TRANSPORTE DE MASSA; CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
- Keywords: FATOR DE RETARDO; ENSAIO DE COLUNA; INFILTRÔMETRO DE DUPLO ANEL; MODELAGEM NUMÉRICA
- Language: Inglês
- Abstract: Modelos numéricos estão se tornando ferramentas fundamentais para prever uma série de problemas complexos enfrentados por engenheiros geotécnicos e geoambientais. No entanto, para que o modelo seja confiável para previsões futuras, seus parâmetros de entrada devem ser determinados com a consideração do efeito da escala. Se há uma diferença de escalas entre a escala da observação e a escala do modelo, existem duas maneiras possíveis de considerá-la: ou constrói-se modelos com elementos de tamanhos semelhantes àqueles em que os dados foram medidos, ou definem-se algumas regras de mudança de escala. Neste contexto, esta tese enfoca a mudança de escala do fluxo de água e do transporte de massa em um solo tropical, por meio de estudos numéricos, laboratoriais e de campo. Esta tese é organizada em quatro partes. Em primeiro lugar, estudou-se em detalhe a heterogeneidade, a correlação e a correlação cruzada entre os parâmetros de transporte de soluto (dispersividade, 'alfa', e coeficiente de partição, Kd) e as propriedades do solo. Nesta parte, verificou-se que a condutividade hidráulica (K) e os parâmetros de transporte de soluto são altamente heterogêneos, enquanto as propriedades do solo não o são. A correlação espacial de 'alfa', K e das variáveis estatisticamente significativas foi estudada, e, provavelmente, melhoraria a estimativa apenas em um estudo em pequena escala, uma vez que a correlação espacial só foi observada até 2,5 m. Este estudo foi uma primeira tentativa de avaliar a variação espacial no coeficiente de correlação dos parâmetros de transporte de um soluto reativo e não-reativo, indicando as variáveis mais relevantes e as que devem ser incluídas em estudos futuros. Na segunda parte, o efeito de escala em K, na dispersividade e no coeficiente de partição de potássio e cloreto é estudado experimentalmente por meio de ensaios laboratoriais e de campo.O objetivo foi contribuir com a discussão sobre os efeitos de escala em K, 'alfa' e Kd e entender como esses parâmetros se comportam com a mudança na escala da medição. Os resultados mostram que K aumenta com a escala, independentemente do método de medição. A dispersão tende a aumentar de maneira exponencial com a altura da amostra. O coeficiente de partição tende a aumentar tanto com o comprimento, quanto com o diâmetro e o volume da amostra. Essas diferenças nos parâmetros de acordo com a escala de medida devem ser consideradas quando essas observações são posteriormente usadas como entrada para modelos numéricos, caso contrário, as respostas podem ser mal representadas. Em terceiro lugar, uma análise estocástica tridimensional da mudança de escala da condutividade hidráulica foi realizada usando tanto média simples quanto o método Laplaciano-com-pele para vários tamanhos de blocos usando medidas K reais. Nesta parte, foram demonstrados os erros que podem ser introduzidos ao se usar métodos determinísticos de mudança de escala, usando médias simples das medições de K sem se considerar a correlação espacial. A aplicação das técnicas de mudança de escala mostra que a heterogeneidade de K pode ser incorporada na prática diária do modelador geotécnico. Os aspectos a serem considerados ao realizar a mudança de escala também foram discutidos. Finalmente, analisou-se a dependência do expoente da norma p em função do tamanho do bloco. Na última parte, uma aplicação de mudança de escala estocástica do coeficiente de dispersão hidrodinâmica (D) e do fator de retardo (R) foi realizada usando dados reais visando reduzir a falta pesquisas no tema de mudança de escala do transporte de soluto reativo. A mudança de escala do D foi feito usando o método de macrodispersão. O método da média simples baseado na norma p foi usado para executar a mudança de escala de R.A incerteza foi propagada satisfatoriamente. Métodos simples de mudança de escala podem ser incorporados à prática de modelagem usando programas comerciais, e reproduzir corretamente o transporte em escala grossa, mas podem exigir correções para reduzir o efeito suavizado da heterogeneidade causada pelo procedimento de mudança de escala
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
- Data da defesa: 28.03.2018
-
ABNT
GODOY, Vanessa Almeida de. Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-13072018-092153/. Acesso em: 27 jan. 2026. -
APA
Godoy, V. A. de. (2018). Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-13072018-092153/ -
NLM
Godoy VA de. Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies [Internet]. 2018 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-13072018-092153/ -
Vancouver
Godoy VA de. Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies [Internet]. 2018 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-13072018-092153/ - Estudo dos mecanismos de transporte de sódio, fosfato e amônio em colunas indeformadas de material inconsolidado residual de arenitos da Formação Adamantina
- Avaliação do retardamento de fosfato em colunas indeformadas de solo residual arenoso de área irrigada com efluente de tratamento de esgotos
- Scale effect on hydraulic conductivity and solute transport: small and largescale laboratory experiments and field experiments
- Spatial variability of hydraulic conductivity and solute transport parameters and their spatial correlations to soil properties
- Hydrodynamic dispersion of sodium by equilibrium and nonequilibrium methods through undisturbed sandy soil columns from the Adamantina Formation
- Avaliação da influência do coeficiente de dispersão hidrodinâmica longitudinal na modelagem numérica do transporte do fosfato (PO4 3-)
- Caracterização da heterogeneidade da condutividade hidráulica: impacto no transporte de massa
- Stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion and retardation factor in a physically and chemically heterogeneous tropical soil
- Determination of the sodium retardation factor using different methods: analysis of their characteristics and impact on the solute movement prediction in a structured Brazilian soil
- Eficiência da mudança de escala da condutividade hidráulica na modelagem estocástica do rebaixamento do nível d’água
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
