Model of transport in vadose zone in vertisols under semiarid climate.

Abstract

(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...