Calibration of mathematical models of soil water retention curves

Orientador: José Anderson do Nascimento BatistaDissertação (mestrado] - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.Resumo: Um dos mais importantes atributos físicos do solo é a curva de retenção. Diante das dificuldades de determinar este atributo em laboratório, devido ao comportamento histerético da curva em relação aos diferentes efeitos gerados pelo umedecimento e pelo secamento, recorre-se a modelos matemáticos. Assim, esta dissertação estudou a representatividade do modelo de van Genuchten de retenção de água no solo, modelo este amplamente difundido nas Ciências do Solo. Com o objetivo de estimar os parâmetros de ajuste deste modelo, efetuou-se a calibração do mesmo, utilizando seis métodos de otimização de funções não lineares, empregando os dados experimentais de curvas de retenção em solos com perfis profundos. Os resultados demonstraram que o método de Nelder-Mead obteve menores resíduos de ajuste do modelo nos dois tipos de solos estudados, com qualidade de ajuste superior aos de calibração manual. Em alguns casos, os melhores resultados entre menor erro, menos tempo computacional e menor número de chamadas, foram obtidos pelo método de Levenberg-Marquardt. A análise de sensibilidade demonstrou que os parâmetros de umidade de saturação e o expoente da carga mátrica são os decisivos para o sucesso da calibraçãoAbstract: One of the most important soil physical attributes is the retention curve. Due to the difficulties of determining this attribute in laboratories because of hysteretic behavior of the curve, one may recur to mathematical models. This dissertation studied the representation of van Genuchten model of soil water retention, which is being widely disseminated in Soil Science. With the objective to estimate the fitting parameters of this model, we performed the calibration, using six methods of optimization of nonlinear functions, using the experimental data retention curves in soils with deep profiles. The results showed that the method of Nelder-Mead found lower residues of model fit in both types of soils, with higher quality than those from manual calibration. In some cases, best results in terms of smallest error, less computational time and a smaller number of calls have been obtained using the method of Levenberg-Marquardt algorithm. The sensitivity analysis showed that the parameters of saturation moisture and the numerical exponent in the matric potential variable are decisive for the success of the calibrationMestradoRecursos Hidricos, Energeticos e AmbientaisMestre em Engenharia Civi