Determining Soil-Water Retention Parameters in the Soils of Aksu Branch of Bati Akdeniz Agricultural Research Institute

Year 2005, Volume: 18 Issue: 1, 101 - 106, 01.06.2005

D. Büyüktaş F. Hakgören

Abstract

Understanding and managing the unsaturated zone is important since it is a key factor in the improvement and protection of the quality of groundwater. The migration of pesticides and fertilizers from agricultural and domestic usage into the topsoil and through the unsaturated zone has signaled the pollution of groundwater. Numerical models are extensively used in modeling of water flow and contaminant transport in unsaturated porous media. Knowledge of the soil water retention curve, expressing the relation between water pressure head, h, and volumetric water content, θ, is of prime importance in many field studies. In this study, two widely used approaches for soil water retention curves, Brooks and Corey, and Van Genuchten, are employed to find the functional relationship between soil water and matric pressure head in the soils of formerly known as Akdeniz Agricultural Research Institute, Antalya. The fitting parameters of two approaches and their relations with each other are derived. Moreover, the constraints on these different fitting parameters are analyzed.

Keywords

Water retention curves, Brooks-Corey, Van Genuchten, BATEM

Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Aksu Birimi Topraklarının Toprak-Su Karakteristik Eğrisi Parametrelerinin Belirlenmesi

Abstract

Topraklarda doygun olmayan bölgenin anlaşılması ve iyi yönetimi yeraltı sularının kirlenmesinin önlenmesi ve geliştirilmesi için büyük önem arz etmektedir. Kullanılan tarımsal gübre ve ilaçların toprağın üst tabakasından ve doygun olmayan bölgeden geçerek yer altı sularına doğru hareketi sonucu yer altı suları kirlenme problemiyle karşı karşıya kalmaktadır. Doygun olmayan poroz ortamlarda su akışı ve kirletici maddelerin hareketinin modellenmesinde nümerik modeller yaygın olarak kullanılmaktadır. Su içeriği ile toprak suyu basıncı arasındaki ilişkiyi gösteren toprak su karakteristik eğrilerinin bilinmesi birçok tarla çalışmalarında nümerik modellerin kullanılabilmesi için büyük önem göstermektedir. Bu çalışmada, toprak su karakteristik eğrilerinin belirlenmesinde yaygın olarak kullanılan Brooks-Corey ve Van Genuchten yaklaşımları kullanılarak Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Aksu birimi (eski adıyla Akdeniz tarımsal Araştırma Enstitüsü) topraklarının su içeriği ile toprak suyu basıncı arasındaki fonksiyonel ilişkiler belirlenmiştir. Bu yaklaşımların şekil parametreleri elde edilmiş ve bunların birbiriyle olan ilişkileri irdelenmiştir

Keywords

Toprak Su Karakteristik Eğrisi, Brooks-Corey, Van Genuchten, BATEM

References

• Acutis, M., Donatelli, M. 2003. SOILPAR 2.00: Software to Estimate Soil Hydrological Parameters and Functions. European J. Agronomy, 18: 373- 377.
• Büyüktaş, D. 1994. Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Topraklarının Sulama Yönünden Bazı Fiziksel ve Hidrolik Özellikleri Üzerine Bir Araştırma. Akdeniz Üniv., Fen Bil. Enst., Yüksek Lisans Tezi, 77 s, Antalya.
• Büyüktaş, D., Hakgören, F. 1995. Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Topraklarının Sulama Yönünden Bazı Fiziksel ve Hidrolik Özelliklerinin Belirlenmesi. Akdeniz Üniv. Zir. Fak. Dergisi, 8(1): 156-168.
• Brooks, R.H., Corey, A.T. 1964. Hydraulic Properties of Porous Media. Colorado State University Hydrology Paper No. 3, 27 s.
• Campbell, G.S. 1974. A Simple Method for Determining Unsaturated Conductivity from Moisture Retention Data. Soil Science, 117: 311-314.
• Corey, A.T. 1994. Mechanics of Immiscible Fluids in Porous Media. Water Resources Publications, 252 s.
• Carsel, R.F., Parrish, R.S. 1988. Developing Joint Probability Distributions of Soil Water Retention Characteristics. Water Resources Research, 24(5): 755-769.
• D.S.İ. 1970. Aşağı Aksu Projesi Aksu Ovası Detaylı Arazi Tasnif ve Sağ Sahil Drenaj Raporu Cilt II. DSİ Gn. Md. Etüd Raporları No:17-569, Ankara.
• Fuentes, C., Haverkamp, R., Parlange, J.Y., Brutsaert, W., Zayani, K., Vachaud, G. 1991. Constraints on Parameters in Three Soil-Water Capillary Retention Equations. Transport in Porous Media, 6: 445-449.
• Hillel, D. 1998. Environmental Soil Physics. Academic Press, London, 771 s.
• Leij, F.J., Russel, W.B., Lesch, S.M. 1997. Closed-form Expressions for Water Retention and Conductivity Data. Ground Water, 35: 848-858.
• Nielsen, D.R., Van Genuchten, M.Th., Biggar, J.W. 1986. Water Flow and Solute Transport Processes in the Unsaturated Zone. Water Resources Research, 22(9): 89S-108S.
• Russo, D. 1988. Determining Soil Hydraulic Properties by Parameter Estimation: On the Selection of a Model for the Hydraulic properties. Water Resources Research, 24: 453-459.
• Tindall, J.A., Kunkel, J.R. 1999. Unsaturated Zone Hydrology for Scientists and Engineers. Prentice Hall, Inc., New Jersey, 624 s.
• Tuli, A., Jury, W.A. 2004. Modeling Approaches to Salt Management Problems in Irrigated Agriculture: A Review. Turk. J. of Agric. and For., 28: 211-222.
• Van Genuchten, M.Th. 1980. A Closed Form Equation for Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44: 892- 898.
• Van Genuchten, M.Th., Leij, F.J., Yates, S.R. 1991. The RETC Code for Quantifying the Hydraulic Functions of Unsaturated Soils. USDA-ARS, Riverside, 85 s.
• Vogel, T., Van Genuchten, M.Th., Cislerova, M. 2001. Effect of the Shape of the Soil Hydraulic Functions near Saturation on Variably-Saturated Flow Predictions. Advances in Water Resources, 24: 133- 144.
• Walsh, S., Diamond, D. 1995. Non-linear Curve Fitting Using Microsoft Excel Solver. Talanta, 42: 561- 571.
• Wise, W.R., Clement, T.P., Molz, F.J. 1994. Variably Saturated Modeling of Transient Drainage: Sensitivity to Soil Properties. J. of Hydrology, 161: 91-108.