Teoria de cojuntos fuzzi no estudo da dinamica da agua e de solutos no solo / Fuzzi sets theory applied in the soil s water and solutes dynamics

AUTOR(ES)

Anderson Luiz de Souza

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Conhecer a dinâmica da água e de solutos no solo é condição imprescindível para a produção agrícola sustentável. O sucesso destes modelos numéricos em descrever a dinâmica da água e de solutos no solo está intimamente ligado à precisão com que os parâmetros físicohídricos, envolvidos nestes processos são determinados. De uma maneira geral, a determinação dos parâmetros de transporte de íons no solo esta associado ao ajuste de modelos teóricos a dados associados a ensaios experimentais de deslocamento miscível. Tal procedimento além dos erros numéricos associados ao ajuste destes parâmetros, também é susceptível a erros experimentais. Sendo assim, mostra-se necessário a proposição de técnicas de modelagem que incorporem, de maneira apropriada as imprecisões intrínsecas ao estudo experimental da dinâmica da água e de soluto no solo. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial do uso da lógica fuzzy, sobretudo de um modelo baseado em regras fuzzy (MBRF), na simulação numérica destes processos. A utilização da teoria dos conjuntos fuzzy é vantajosa à medida que permite que as incertezas envolvidas na dinâmica da água e de solutos no solo sejam absorvidas pela utilização de conjuntos de regras. A base de regras foi construída a partir de um conjunto de dados teóricos, denominado conjunto de treinamento, obtido a partir da simulação numérica das Equações Diferenciais Parciais que regem as dinâmicas da água no solo. O conjunto de treinamento foi obtido utilizando-se o modelo computacional Hydrus-2D. A construção do MBRF, utilizado para descrever a dinâmica da água no solo na direção vertical foi feita utilizando-se o ambiente computacional MATLAB 6.5. Paralelamente a modelagem da dinâmica da água, o estudo do transporte de potássio no solo foi feito considerando-se apenas o fluxo de massa. Os resultados obtidos pelo MBRF foram comparados com resultados obtidos no estudo experimental da dinâmica da água e de solutos em colunas verticais de solo equipadas com sondas de TDR e extratores de solução. Face aos resultados obtidos, pode-se concluir que, neste trabalho, muito embora os resultados apresentados pelo MBRF na simulação da dinâmica de água e de solutos no solo tenham sido apenas razoáveis, o uso da teoria de conjuntos fuzzy aplicada ao estudo destes processos, devido a sua simplicidade de formulação e interpretação, apresentou-se como uma importante ferramenta para auxiliar na tomada de decisão de processos que busquem o uso racional da água e do solo nas atividades agrícolas. ABSTRACT: To know the water and solute dynamics is a indispensable condition for the sustainable agricultural production. The numeric models success in describe those processes is intimately linked to the precision with the physical- hydric parameters involved in these processes are determineted. In a general way, the determination of the ions transport parameters are obtained by the adjustment of theoretical models to experimental data of miscible displacement studies. Such procedure, besides numerical mistakes, associated to the adjustment of these parameters, is also associated to experimental errors. In this way, the proposition of modeling techniques that incorporate, in an appropriate way, those intrinsic imprecisions are necessary. For this reason, this work’s goal is evaluate the rule based fuzzy model’s (RBFM) potential in the numeric simulation of these processes. The use of the fuzzy theory is advantageous once it allows to incorporate the uncertainties involved in the soil water and solutes dynamics using a set of rules. The base of rules was built using a set of theoretical data, denominated training set, obtained by the numeric simulation of the Equations that govern the water dynamics in the soil profile. The training set was obtained using the computational model Hydrus-2D. The construction of the RBFM, used to describe the vertical water dynamics, was done the computational software MATLAB 6.5. Parallel to the water dynamics modeling, a potassium transport study was made considering just the mass flow process. The results obtained with RBFM were compared with experimental data obtained in study of the water and solute dynamics in a vertical soil column, equipped with TDR probes and solution extractors. Face to the obtained results, it can be concluded that, in this work, the presented RBFM wasn’t very efficient in describe water and solute dynamics the dynamics. In the other hands, apart of those results, the development of this modeling technique showed a great potential in the soils water and solute dynamics, reinforcing the importance of more investigations in this way.

ASSUNTO(S)

soil moisture fisica do solo soils solos - movimento de fertilizantes fuzzy logic logica difusa computer mathematics soil physics computação - matematica solos - umidade

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