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Keywords:

  • water retention curve;
  • inflection point;
  • saturated hydraulic conductivity;
  • effective porosity;
  • Kozeny–Carman equation
  • courbe de rétention de l'eau;
  • point d'inflexion;
  • conductivité hydraulique saturée;
  • porosité efficace;
  • équation de Kozeny–Carman

ABSTRACT

Modifications of the Kozeny–Carman approach (Ks = B) for the determination of saturated hydraulic conductivity Ks using the van Genuchten model parameters and the effective porosity Φe are presented in this study. Two models {a two-parametric Ks(a, Φe) and a three-parametric Ks(a, Si, Φe)} were developed for Ks determination. In the two-parametric model the power constant was replaced by the f factor (f = e). The factor f includes the parameter a of the van Genuchten model, in order to describe its effect on the part of the pore size distribution which participates in the effective porosity Φe. The three-parametric model was improved by inclusion of the water retention curve slope Si at the inflection point. The models were calibrated and validated using two published data sets which cover the 12 USDA soil texture classes. The proposed models were also compared with other published models of Ks, which are based on the van Genuchten parameters and the Kozeny–Carman approach. The results indicated an adequate predictive accuracy of the models through a calibration and validation procedure using data sets from different sources and better performance compared to other models, setting a new approach for the indirect determination of Ks using only data from the water retention curve. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

RÉSUMÉ

Nous présentons ici les modifications de l'approche de Kozeny–Carman (Ks = B) pour la détermination de la conductivité hydraulique saturée Ks en utilisant les paramètres du modèle de van Genuchten et la porosité efficace Φe. Deux modèles {un bi-paramétrique Ks(a, Φe) et un tri-paramétrique Ks(a, Si, Φe) fonction} ont été développés pour la détermination de la conductivité hydraulique saturée Ks. Dans l'équation bi-paramétrique Ks(a, Φe), l'exposant constant a été remplacé par le facteur f (f = e). Le facteur f inclut le paramètre a du modèle de Van Genuchten, afin de décrire ses effets sur la partie de la répartition volumétrique des pores qui participe à Φe. Une amélioration supplémentaire de la détermination Ks a été l'inclusion de la pente Si au point d'inflexion de la courbe de rétention de l'eau à la tri-paramétrique Ks(a, Si, Φe). Les modèles ont été calibrés et validés en utilisant deux jeux de données publiées qui couvrent les 12 classes USDA de texture de sol. Les modèles proposés ont également été comparés avec d'autres modèles publiés de Ks, qui sont basés sur les paramètres de van Genuchten et l'approche de Kozeny–Carman. Les résultats ont indiqué que les modèles ont montré une précision prédictive suffisante grâce à la procédure de l'étalonnage et de validation en utilisant des ensembles de données provenant de différentes sources; une meilleure performance par rapport à d'autres modèles a été obtenue en mettant en place une nouvelle approche pour la détermination indirecte de Ks par la seule utilisation des données de la courbe de rétention de l'eau. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.