Il calcolatore dei parametri idrologici del suolo permette di calcolare i valori idrologici di un suolo partendo dai dati di granulometria. Il calcolatore è uno strumento basato sul modello Saxton-Rawls 2006 e prevede anche una stima della densità apparente a partire dalla saturazione stimata. Inserendo le percentuali di Sabbia (% Sand), Argilla (% Clay) e la Sostanza Organica (% OM, solitamente impostata al valore standard di 1.5% se non specificata), il calcolatore stima i parametri idraulici fondamentali del terreno.
Il sistema applica le equazioni sviluppate da Saxton e Rawls, le quali convertono la tessitura del suolo nelle costanti idrologiche principali:
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- Punto di Appassimento (PWP / θ₁₅₀₀): Contenuto d’acqua a -1500 kPa.
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- Capacità di Campo (FC / θ₃₃): Contenuto d’acqua a -33 kPa.
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- Saturazione (𝜽𝒔): Porosità totale del suolo.
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- Acqua Disponibile (AWC): Calcolata come (FC – PWP).
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- Conducibilità Idraulica Satura (𝑲𝒔𝒂𝒕): Velocità di infiltrazione dell’acqua.
- Il modello restituisce inoltre anche il Peso Specifico Apparente del suolo, espresso in grammi per centimetro cubico di suolo.
- Conducibilità Idraulica Satura (𝑲𝒔𝒂𝒕): Velocità di infiltrazione dell’acqua.
Calcolatore Idrologico del Suolo
Stima dei parametri idraulici basata sulle equazioni di pedotrasferimento di Saxton-Rawls 2006. Per procedere inserisci i valori percentuali di sabbia e argilla del tuo terreno (la somma delle percentuali di sabbia, argilla e limo deve essere pari al 100%).
Report Parametri Idraulici
| Parametro | % vol. | g/100 g | mm/m |
|---|---|---|---|
| Saturazione (θs) | — | ||
| Capacità di Campo (FC) | |||
| Punto di Appassimento (PWP) | |||
| Acqua Disponibile (AWC) | |||
| Densità apparente (ρb) | |||
NOTE SUL MODELLO DI CALCOLO UTILIZZATO
Esistono due famiglie di equazioni che vengono spesso chiamate genericamente “Saxton-Rawls”:
- Saxton et al. 1986
- Saxton & Rawls 2006
Il modello del 2006 ha ampliato e modificato le equazioni precedenti e incorpora anche le componenti legate alla sostanza organica, densità apparente, ghiaia e salinità. Per semplicità in questo calcolatore online si è scelto di utilizzare il modello 2006 escludendo però i valori di ghiaia e salinità. Altri calcolatori (quello di Arpas Sardegna, ad esempio, che si può trovare qui: https://www.sar.sardegna.it/servizi/agro/idrosuoli.asp) usano invece le equazioni 1986. in linea generale il modello Saxton & Rawls 2006 è da preferire al 1986, anche se non è corretto considerarlo “più preciso”.
Ecco un confronto ragionato dei parametri utilizzati dai due modelli:
Caratteristica Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
Sabbia ✓ ✓
Argilla ✓ ✓
Sostanza organica No Sì
Densità del suolo limitata ✓
Frammenti grossolani limitata ✓
Salinità limitata ✓
Base dati precedente più ampia e aggiornata
PWP ✓ ✓
Capacità di campo ✓ ✓
Saturazione ✓ ✓
Il lavoro del 2006 fu sviluppato proprio per aggiornare le relazioni precedenti utilizzando una base dati USDA più ampia e introducendo l’effetto della sostanza organica; gli autori dichiarano che le nuove equazioni forniscono stime migliorate rispetto a quelle del 1986 e ampliano il campo di applicazione.
Uno studio successivo, ad esempio, ha trovato che le equazioni Saxton-Rawls 2006 hanno prestazioni diverse a seconda della tessitura: in alcune classi più grossolane altre PTF risultano migliori, mentre Saxton-Rawls 2006 risulta migliore in alcune tessiture più fini.
E soprattutto, gli stessi Saxton & Rawls nel 2006 riportano che il modello 1986 aveva ottenuto un RMSE di 0,009 in uno specifico confronto con dati misurati: quindi non si può prendere quel singolo confronto come prova che il 2006 sia universalmente più accurato. Gli autori del 2006, però, affermano che il nuovo sistema migliora le stime complessive e soprattutto incorpora variabili che il 1986 non considerava.
Infine si segnala che il modello Saxton-Rawls 2006 prevede una stima della densità apparente a partire dalla saturazione stimata; inoltre distingue tra contenuto idrico volumetrico (% vol) e gravimetrico (% peso), come riportato anche da questo calcolatore, mentre altri calcolatori online non usano le tre unità di misura.
La formula originale Saxton-Rawls 2006 per la saturazione è la seguente:
θs = θ33+θ(s−33)−0,097S+0,043
Per quanto riguarda la densità apparente:
ρb=(1−θs)×2,65
che sono rispettivamente le equazioni 5 e 6 del lavoro di Saxton & Rawls.
Per quanto riguarda la conversione da % a vol. a g/100g abbiamo:
θvol = cm³ acqua / cm³ terreno
e:
ρb = g terreno / cm³ terreno
il contenuto gravimetrico è:
θg=θvolρb\theta_g
DISCLAIMER RELATIVO AI DIVERSI RISULTATI PROVENIENTI DA DIVERSI MODELLI DI CALCOLO
il metodo matematico che altri calcolatori idrologici (come quello di ARPAS) si basano sulle equazioni di Saxton 1986 e possono portare a risultati significativamente diversi rispetto ai valori risultanti dal modello di calcolo qui utilizzato da paesaggio.net che è invece basato sul metodo Saxton & Rawls 2006.
Di seguito si propone una analisi comparativa dei due metodi che prova a fornire una spiegazione delle differenze di risultato ottenuti d dai due metodi. Si è utilizzato come a solo titolo di esempio e confonto un suolo con la seguente granulometria: Sabbia 45%, Argilla 30% e Limo 25%,
Una prima differenza è già nel fatto che il metodo Saxton & Rawls 2006 usa Sabbia + Argilla + OM, mentre Saxton 1986 usa come base di calcolo Sabbia + Argilla e determina i parametri sulla base della tessitura.
1. Saturazione
1.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (paesaggio.net)
let sat = fc + theta_S33 – (0.097 * S) + 0.043;
dove fc e theta_S33 sono ottenuti dalle regressioni Saxton & Rawls 2006, che includono anche OM.
Per 45/30/1,5:
θs ≈ 43,46% vol.
Differenza
Metodo Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
Saturazione 48,79% 43,46%
OM (=SO) no sì
Questa è la prima grande divergenza.
2. Densità apparente
Qui finalmente si vede perché si riscontrano valori diversi.
2.A metodo Saxton 1986 (usato da ARPAS)
La densità “normale” derivata dalla porosità è:
ρb = (1 − θs) × 2,65
quindi:
ρb = (1 − 0,48785) × 2,65 = 1,357 g/cm³
Quindi il calcolo tessiturale porta a:
ρb ≈ 1,36 g/cm³
La relazione BD = (1 − SAT) × 2,65 è documentata insieme alle equazioni Saxton.
2.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (usato da paesaggio.net)
densitaApparente = (1 – saturazione) * 2.65;
ma il valore calcolato di saturazione è 0,4346:
ρb = (1 − 0,4346) × 2,65 = 1,498
quindi:
ρb ≈ 1,50 g/cm³
Confronto
Metodo Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
θs 48,79% 43, 46%
ρb 1,36 1,50
Quindi la differenza di densità non nasce da una diversa formula di calcolo della densità, ma nasce a monte, dalla diversa formula utilizzata per la saturazione.
3. Punto di appassimento
Qui la differenza è ancora più evidente.
3.A metodo Saxton 1986 (usato da ARPAS)
La formulazione Saxton tessiturale usa:
A = exp( – 4,396 – 0,0715 C – 0,000488 S² – 0,00004285 C S² )
e:
B = -3,14 – 0,00222 C² – 0,00003484 C S²
Poi il contenuto idrico viene ricavato dalla relazione:
θ = (ψ / A)^(1/B)
Le equazioni A/B e la formulazione Saxton 1986 sono documentate nelle fonti tecniche.
Per 45% sabbia / 30% argilla otteniamo:
PWP ≈ 0,1703 = 17,03% vol.
Se convertito in peso usando ρb = 1,357:
PWP ≈ 12,55 g/100 g
3.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (usato da paesaggio.net)
Saxton & Rawls 2006 utilizza invece la regressione diretta:
theta1500t = – 0.024*S + 0.487*C + 0.006*OM + 0.005*S*OM – 0.013*C * OM + 0.068*S*C + 0.031;
theta1500 = theta1500t + (0.14 * theta1500t – 0.02);
Con 45/30/1,5:
PWP ≈ 18,75% vol.
Quindi:
Metodo Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
PWP % vol. 17,03% 18,75%
OM (=SO) no sì
4. Capacità di campo
4.A metodo Saxton 1986 (usato da ARPAS)
Con la relazione Saxton:
θFC = (0,33333 / A)^(1/B)
otteniamo:
FC ≈ 28,79% vol.
Convertendo con la densità:
28,79 / 1,357
si ottiene:
FC ≈ 21,21 g/100 g
4.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (usato da paesaggio.net)
theta33t = – 0.251 * S + 0.195 * C + 0.011 * OM + 0.006 * S * OM – 0.027 * C * OM + 0.452 * S * C + 0.299;
theta33 = theta33t + 1.283 * theta33t * theta33t – 0.374 * theta33t – 0.015;
Risultato:
FC ≈ 30,80% vol.
Confronto
Metodo Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
FC % vol. 28,79% 30,80%
FC g/100 g 21,21 dipende dalla tua ρb
Anche qui quindi non è la conversione a creare la differenza principale: è la PTF.
Saxton 1986 definisce la capacità di campo come contenuto idrico al limite superiore dell’acqua disponibile, normalmente intorno a −30 kPa e, per terreni sabbiosi, circa −10 kPa.
5. Acqua disponibile
5.A metodo Saxton 1986 (usato da ARPAS)
AWC = FC − PWP
AWC = 28,79 − 17,03 = 11,75% vol.
quindi:
AWC ≈ 117,5 mm/m
In termini gravimetrici:
AWC ≈ 8,66 g/100 g
Saxton 1986 infatti esprime l’acqua disponibile sia in g/100 g sia in mm/m e la definisce come differenza tra capacità di campo e punto di appassimento.
5.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (usato da paesaggio.net)
AWC = 30,80 − 18,75 ≈ 12,05% vol.
quindi:
≈ 120,5 mm/m
Questa è una differenza relativamente piccola rispetto alla differenza sulla densità.
6. Conducibilità idraulica a saturazione
Qui emerge un’altra differenza importante.
6.A metodo Saxton 1986 (usato da ARPAS)
La formula tessiturale di Saxton è:
Ks = 24 × exp[12,012 − 0,0755 S + (-3,895 + 0,03671 S − 0,1103 C + 0,00087546 C²) / θs]
Per 45/30:
Ks ≈ 0,316 cm/h
La formulazione è documentata come funzione di sabbia, argilla e θs.
6.B Metodo Saxton & Rawls 2006 (usato da paesaggio.net)
Il calcolatore Saxton & Rawls 2006 non calcola Ksat. Quindi qui Saxton 1986 ha un parametro che Saxton & Rawls 2006 non ha.
Ecco il quadro complessivo che chiarisce le differenze:
Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
Sabbia 45% 45%
Argilla 30% 30%
Limo 25% 25%
SO (OM) . 1,5%
Saxton 1986 Saxton & Rawls 2006
Saturazione 48,79% vol. 43,46% vol.
Densità apparente 1,36 g/cm³ 1,50 g/cm³
PWP 17,03% vol. 18,75% vol.
FC 28,79% vol. 30,80% vol.
AWC 11,75% vol. 12,05% vol.
AWC 117,5 mm/m 120,5 mm/m
Ksat ≈0,316 cm/h non calcolata.
paesaggio.net