Programa de cómputo para analizar la dinámica del agua en sistemas de drenaje agrícola subterráneo

Español; castellano. El análisis del drenaje agrícola requiere una herramienta computacional que facilite a un usuario describir los cambios del manto freático somero y del flujo de drenaje considerando las propiedades del suelo, las características físicas y disposición espacial de los drenes y las tasas verticales de recarga o descarga del acuífero (infiltración o evapotranspiración). En este estudio se desarrolló el programa de cómputo con interfaz gráfica llamado DRENAS que simula el funcionamiento hidráulico de sistemas de drenaje subterráneos; su módulo de cálculo principal contiene una solución numérica de la ecuación de Boussinesq unidimensional para acuíferos libres, considerando el coeficiente de almacenamiento del acuífero una función de la carga hidráulica y representando la recarga vertical como función del tiempo. En este módulo se pueden emplear relaciones no lineales entre el flujo de drenaje y la carga hidráulica sobre el dren, llamadas condiciones de frontera de radiación fractal y radiación convexa. El programa fue complementado incluyendo una base con información de propiedades de suelos y con un módulo de cálculo con soluciones analíticas simplificadas para el drenaje agrícola. El módulo de la solución numérica se validó, primero, comparando sus resultados con los obtenidos al aplicar la solución analítica para régimen transitorio que se deriva asumiendo condiciones de frontera de radiación lineal y considerando constantes la transmisibilidad y el coeficiente de almacenamiento del acuífero libre; después fue validado considerando datos de lámina de agua drenada medidos en un sistema experimental. Ambas validaciones mostraron la capacidad del modelo para describir el cambio del manto freático y del volumen drenado para diferentes condiciones de diseño de drenes (diferencias máximas 0.025% y 0.48 cm, respectivamente). Por tanto, para el usuario los resultados de DRENAS son confiables conforme los escenarios que analice cumplan las hipótesis para las cuales fue desarrollado.

Inglés. The analysis of agricultural drainage requires a computer tool to help a user describe the changes in the shallow water table and the drainage flow, taking into account soil properties, physical characteristics and spatial disposition of drains and the vertical rates of recharge or discharge of the aquifer (infiltration or evapotranspiration). In this study, the computer program with graphic interface called DRENAS was developed, which simulates the hydraulic functioning of subsurface drainage systems; its main calculation module has a numerical solution to the one-dimensional Boussinesq equation for unconfined aquifers, considering the storage coefficient of the aquifer as a function of the hydraulic head and representing the vertical recharge as a function of time. In this module, non-linear relationships between the drainage flow and the hydraulic head on the drain can be used, known as fractal radiation and convex radiation boundary conditions. The program was complemented by including a database with information about soil properties and a calculation module with simplified analytical solutions for agricultural drainage. The module of the numerical solution was validated, first, by comparing its results with those obtained when applying the analytical solution for the transitory regime that is derived by assuming linear radiation boundary conditions and considering the transmissivity and storage coefficient of the unconfined aquifer as constants; then, it was validated by considering data from drained water depth measured in an experimental system. Both validations showed the ability of the model to describe the change of the water table and the volume drained for different conditions of drain design (maximum differences 0.025% and 0.48 cm, respectively). Therefore, the user can assume that the results described by DRENAS are reliable, if the scenarios analyzed fulfill the hypothesis for which it was developed.