Model of transport in vadose zone in vertisols under semiarid climate.
Model transportu látek v nesaturované zóně ve vertisolech v semiaridním klimatu
diploma thesis (DEFENDED)

View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/62050Collections
- Kvalifikační práce [15805]
Author
Advisor
Referee
Kodešová, Radka
Faculty / Institute
Faculty of Science
Discipline
Applied Geology
Department
Institute of Hydrogeology, Engineering Geology and Applied Geophysics
Date of defense
11. 6. 2015
Publisher
Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakultaLanguage
English
Grade
Excellent
Keywords (Czech)
desikační trhliny, salinizace, preferenčni tok, koncepční model, nesaturovaná zóna, vertisol, retenční křivka, HYDRUS, podpovrchový výpar, semiaridní klima, modelování
Keywords (English)
desiccation crack, salinization, subsurface evaporation, semi-arid climate, preferential flow, numerical model, vadose zone, vertisols, retention curve, HYDRUS, modelling
(in Czech) Vertisoly pokrývají hydrologicky velmi významnou část semiaridních oblastí, a tak pochopení proudění vody a látek je velmi důležité z hlediska zemědělské činnosti a využívání vodních zdrojů. V předchozích pracích byl prezentován koncepční model salinizace způsobené desikačními trhlinami. Podle tohoto modelu se salinizace sedimentu nesaturované zóny objevuje do hloubky až 4 m pod povrchem a je způsobena podpovrchovým odpařováním v důsledku konvekčního proudění vzduchu v desikačních trhlinách. Tato diplomová práce představuje koncepční model proudění vody a transportu rozpuštěných látek ve vertisolech a její numerickou aplikaci. Model počítá s homogenně pórovitým materiálem, ale netradičně předepisuje jednak okrajové podmínky představující desikační trhliny v půdě a jednak nenasycenou hydraulickou vodivost. Numerický model sice simuluje konkrétní místo v blízkosti odkaliště odpadu z kravína, ale jeho koncepční řešení by se dalo aplikovat na všechny semiaridní oblasti s vertisoly. Simulace byly provedeny za použití několika modelovacích přístupů s konečným cílem kalibrovat výsledky simulací na měřené hodnoty in situ: půdní vlhkost a koncentrace chloridů v pórové vodě. Model byl vyvinut na základě mnoha simulací, veškeré metodou pokus-omyl. Okrajová podmínka popisující trhlinu umožňuje...
Vertisols cover a hydrologically very significant area of semi-arid regions, and thus understanding of water flow and solute accumulation is very relevant to agricultural activity and water resources management. Previous works suggest a conceptual model of desiccation-crack-induced salinization where salinization of sediment in deep section of the vadose zone (up to 4 m) is induced by subsurface evaporation due to convective air flow in desiccation cracks. This thesis presents a conceptual model of water flow and solute transport in vertisols, and its numerical implementation. The model uses a single-porosity material but unconventionally prescribes a boundary condition representing a deep crack in soil and uses the unsaturated hydraulic conductivity as one of the fitting parameters. The numerical model is bound to one location close to a dairy farm waste pond, but the application of the suggested conceptual model could be possibly extended to all semi-arid regions with vertisols. Simulations were conducted using several modelling approaches with an ultimate goal of fitting the simulation results to the controlling variables measured in the field: water content, and chloride salinity of pore water. The development of the model was engineered in numerous steps; all computed as forward solutions by...