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Auteur Serrano, Sergio
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Affiner la rechercheExplicit Solution to Green and Ampt Infiltration Equation / Serrano, Sergio in Journal of hydrologic engineering, Vol. 6, N° 4 (Juillet/Août 2001)
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 6, N° 4 (Juillet/Août 2001) . - 336-340 p.
Titre : Explicit Solution to Green and Ampt Infiltration Equation Titre original : Solution Explicite au Vert et à l'Equation d'Infiltration d'Ampt Type de document : texte imprimé Auteurs : Serrano, Sergio, Auteur Article en page(s) : 336-340 p. Note générale : Hydrologie, Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Equation de vert et d'Ampt Infiltration Décomposition Vitesse Accumulation Précipitation Erreur Inclusion Calcul Index. décimale : 551.4/620 Résumé : An explicit solution of the Green and Ampt infiltration equation is presented by constructing a decomposition series. Simple expressions for the cumulative infiltration depth and the infiltration rate are proposed. These expressions are valid for deep homogeneous soils under ponding conditions resulting from intense rainfall events. The Solution was compared with the exact implicit solution, and with the Lambert W solution of the Green and Ampt equation. It was found that with three terms in the series, the decomposition solution has a maximum error of about 0.15%. The Inclusion of additional terms in the series reduces the error. With four terms, the decomposition series yields an error of about 0.02%. The Accuracy of a three-term decomposition solution seems adequate for most pratical calculations . Furthermore, its simplicity of implementation makes it suitable for fast hand calculations.
Une solution explicite équation de vert et d'Ampt d'infiltration est présentée en construisant une série de décomposition. On propose des expressions simples pour la profondeur cumulative d'infiltration et la vitesse d'infiltration. Ces expressions sont valides pour les sols homogènes profonds dans des conditions d'accumulation résultant des événements intenses de précipitations. La solution a été comparée à la solution implicite exacte, et à la solution de Lambert W de l'équation de vert et d'Ampt. On l'a constaté qu'avec trois limites de la série, la solution de décomposition a une erreur maximum environ de 0.15%. L'inclusion des limites additionnelles de la série réduit l'erreur. Avec quatre limites, la série de décomposition rapporte une erreur environ de 0.02%. L'exactitude d'une solution de décomposition de trois-limite semble proportionnée pour la plupart des calculs pratical. En outre, sa simplicité d'exécution le rend approprié aux calculs rapides de main.En ligne : sergio@engr.uky.edu [article] Explicit Solution to Green and Ampt Infiltration Equation = Solution Explicite au Vert et à l'Equation d'Infiltration d'Ampt [texte imprimé] / Serrano, Sergio, Auteur . - 336-340 p.
Hydrologie, Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 6, N° 4 (Juillet/Août 2001) . - 336-340 p.
Mots-clés : Equation de vert et d'Ampt Infiltration Décomposition Vitesse Accumulation Précipitation Erreur Inclusion Calcul Index. décimale : 551.4/620 Résumé : An explicit solution of the Green and Ampt infiltration equation is presented by constructing a decomposition series. Simple expressions for the cumulative infiltration depth and the infiltration rate are proposed. These expressions are valid for deep homogeneous soils under ponding conditions resulting from intense rainfall events. The Solution was compared with the exact implicit solution, and with the Lambert W solution of the Green and Ampt equation. It was found that with three terms in the series, the decomposition solution has a maximum error of about 0.15%. The Inclusion of additional terms in the series reduces the error. With four terms, the decomposition series yields an error of about 0.02%. The Accuracy of a three-term decomposition solution seems adequate for most pratical calculations . Furthermore, its simplicity of implementation makes it suitable for fast hand calculations.
Une solution explicite équation de vert et d'Ampt d'infiltration est présentée en construisant une série de décomposition. On propose des expressions simples pour la profondeur cumulative d'infiltration et la vitesse d'infiltration. Ces expressions sont valides pour les sols homogènes profonds dans des conditions d'accumulation résultant des événements intenses de précipitations. La solution a été comparée à la solution implicite exacte, et à la solution de Lambert W de l'équation de vert et d'Ampt. On l'a constaté qu'avec trois limites de la série, la solution de décomposition a une erreur maximum environ de 0.15%. L'inclusion des limites additionnelles de la série réduit l'erreur. Avec quatre limites, la série de décomposition rapporte une erreur environ de 0.02%. L'exactitude d'une solution de décomposition de trois-limite semble proportionnée pour la plupart des calculs pratical. En outre, sa simplicité d'exécution le rend approprié aux calculs rapides de main.En ligne : sergio@engr.uky.edu
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 8, N° 3 (Mai/Juin 2003) . - 158-106 p.
Titre : Improved Decomposition Solution to Green and Ampt Equation Titre original : Solution Améliorée de Décomposition au Vert et à l'Equation d'Ampt Type de document : texte imprimé Auteurs : Serrano, Sergio, Auteur Article en page(s) : 158-106 p. Note générale : Hydrologie Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Infiltration Decomposition Methodology Rainfall Méthodologie Précipitations Index. décimale : 551.4 Résumé : Here, the author on the results of the paper "Explicit Solution to Green and Ampt Infiltration Equation" by Serrano published in 2001. Specifically, new simple expressions are given for the cumulative infiltration depth and the infiltration rate that include more terms in the decomposition series. A criterion for the convergence of the series is given with graphical illustrations of applications. Generally, the decomposistion solution is accurate for a wide range of soil and hydrologic parameters. Important errors occur when the rainfall rate is very high relative to the soilhydraulic conductivity (e.g., high rainfall intensity on clayey soils). As time increases, the errors decrease and the decomposition solution is accurate.
Ici, l'auteur sur les résultats "de la solution explicite de papier au vert et à l'équation d'infiltration d'Ampt" par Serrano a édité en 2001. Spécifiquement, de nouvelles expressions simples sont données pour la profondeur cumulative d'infiltration et la vitesse d'infiltration qui incluent plus de limites dans la série de décomposition. Un critère pour la convergence de la série est donné avec les illustrations graphiques des applications. Généralement, la solution de decomposistion est précise pour un éventail de sol et de paramètres hydrologiques. Les erreurs importantes se produisent quand le taux de précipitations est très haut relativement à la conductivité soilhydraulic (par exemple, intensité élevée de précipitations sur les sols argileux). À mesure que le temps augmente, les erreurs diminuent et la solution de décomposition est précise.En ligne : sergio@engr.uky.edu [article] Improved Decomposition Solution to Green and Ampt Equation = Solution Améliorée de Décomposition au Vert et à l'Equation d'Ampt [texte imprimé] / Serrano, Sergio, Auteur . - 158-106 p.
Hydrologie
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 8, N° 3 (Mai/Juin 2003) . - 158-106 p.
Mots-clés : Infiltration Decomposition Methodology Rainfall Méthodologie Précipitations Index. décimale : 551.4 Résumé : Here, the author on the results of the paper "Explicit Solution to Green and Ampt Infiltration Equation" by Serrano published in 2001. Specifically, new simple expressions are given for the cumulative infiltration depth and the infiltration rate that include more terms in the decomposition series. A criterion for the convergence of the series is given with graphical illustrations of applications. Generally, the decomposistion solution is accurate for a wide range of soil and hydrologic parameters. Important errors occur when the rainfall rate is very high relative to the soilhydraulic conductivity (e.g., high rainfall intensity on clayey soils). As time increases, the errors decrease and the decomposition solution is accurate.
Ici, l'auteur sur les résultats "de la solution explicite de papier au vert et à l'équation d'infiltration d'Ampt" par Serrano a édité en 2001. Spécifiquement, de nouvelles expressions simples sont données pour la profondeur cumulative d'infiltration et la vitesse d'infiltration qui incluent plus de limites dans la série de décomposition. Un critère pour la convergence de la série est donné avec les illustrations graphiques des applications. Généralement, la solution de decomposistion est précise pour un éventail de sol et de paramètres hydrologiques. Les erreurs importantes se produisent quand le taux de précipitations est très haut relativement à la conductivité soilhydraulic (par exemple, intensité élevée de précipitations sur les sols argileux). À mesure que le temps augmente, les erreurs diminuent et la solution de décomposition est précise.En ligne : sergio@engr.uky.edu
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 8, N° 3 (Mai/Juin 2003) . - 123-132 p.
Titre : Modeling groundwater Flow under Transient Nonlinear Free Surface Titre original : En Modelant des Eaux Souterraines Coulée sous la Surface Libre Non-Linéaire Passagère Type de document : texte imprimé Auteurs : Serrano, Sergio, Auteur Article en page(s) : 123-132 p. Note générale : Hydrologie Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Ground water Ground water flow Decomposition Free surfaces Boundary conditions Eaux souterraines Écoulement d'eaux souterraines Décomposition Surfaces libres États de frontière Index. décimale : 551.4 Résumé : This Article presents a procedure to simulate groundwater flow subject to a nonlinear moving boundary resulting from periodic recharge and signifiant vertical hydraulic gradients. Under these conditions the Dupuit assumptions are not valid, and the governing equation is an elliptic partial differential equation that reduces to Laplace's equation in homogeneous isotropic aquifers. This Equation is subject to a transient nonlinear free surface boundary condition. To overcome the mathematical diffIculties of this boundary value problem with a nonlinear moving boundary condition, the method of decomposition in combination with successive approximations is proposed. Decomposition series provide a simple systematic approach to the approximate solution of the nonlinear boundary value problem without linearization or discretization. Componements of the decomposition solution are shown to converge fast to an exact solutionand are compared with corresponding linearized and finite difference solutions with good agreement. The Model is demonstrated with an application to a perched aquifer in the Jackson Purchase region of Kentucky, which experiences annual fluctuations in the water table of over 5 m and strong vertical gradients. Using bulk values of hydraulic conductivity, an initial condition fitted to heads known at a few piezometers, and a generalized approximate model of periodic mean monthly recharge, approximate expressions for the time dependet water table, and hydraulic heads are derived and compared with limited measured events. The Simplified model repreduced the monthly heads and their seasonal variability. As expected, periodic recharge from rainfall functionally affects the hydraulic heads. As a corollary, periodic recharge is imbedded in hydraulic gradients and pore velocities.
Cet article présente un procédé pour simuler l'écoulement d'eaux souterraines sujet à une frontière mobile non-linéaire résultant de la recharge périodique et des gradients hydrauliques verticaux signifiant. Dans ces conditions les prétentions de Dupuit sont inadmissibles, et l'équation régissante est une équation partielle elliptique qui réduit à l'équation de Laplace en couches aquifères isotropes homogènes. Cette équation est sujette à un état de frontière extérieur libre non-linéaire passager. Pour surmonter les difficultés mathématiques de ce problème de valeur avec un état de frontière mobile non-linéaire, on propose la méthode de décomposition en combination avec des approximations successives. Les séries de décomposition fournissent une approche systématique simple à la solution approximative du problème de valeur non-linéaire sans linéarisation ou discrétisation. Componements de la solution de décomposition sont montrés pour converger rapidement à un solutionand exact sont comparés aux solutions de linéarisées et finies de correspondance de différence avec la bonne concordance. Le modèle est démontré avec une application à une couche aquifère étée perché dans la région d'achat de Jackson du Kentucky, qui éprouve des fluctuations annuelles dans la table de l'eau plus de de 5 m et de gradients verticaux forts. En utilisant des valeurs en bloc de la conductivité hydraulique, un premier état adapté aux têtes connues à quelques piezometers, et un modèle approximatif généralisé de recharge mensuelle moyenne périodique, rapprochent des expressions pour la table de l'eau de dependet de temps, et des têtes hydrauliques sont dérivées et comparées aux événements mesurés limités. Le modèle simplifié repreduced les têtes mensuelles et leur variabilité saisonnière. En tant que recharge prévue et périodique des précipitations affecte fonctionellement les têtes hydrauliques. Comme corollaire, la recharge périodique est incluse dans des gradients hydrauliques et des vitesses de pore.
En ligne : sergio@engr.uky.edu [article] Modeling groundwater Flow under Transient Nonlinear Free Surface = En Modelant des Eaux Souterraines Coulée sous la Surface Libre Non-Linéaire Passagère [texte imprimé] / Serrano, Sergio, Auteur . - 123-132 p.
Hydrologie
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 8, N° 3 (Mai/Juin 2003) . - 123-132 p.
Mots-clés : Ground water Ground water flow Decomposition Free surfaces Boundary conditions Eaux souterraines Écoulement d'eaux souterraines Décomposition Surfaces libres États de frontière Index. décimale : 551.4 Résumé : This Article presents a procedure to simulate groundwater flow subject to a nonlinear moving boundary resulting from periodic recharge and signifiant vertical hydraulic gradients. Under these conditions the Dupuit assumptions are not valid, and the governing equation is an elliptic partial differential equation that reduces to Laplace's equation in homogeneous isotropic aquifers. This Equation is subject to a transient nonlinear free surface boundary condition. To overcome the mathematical diffIculties of this boundary value problem with a nonlinear moving boundary condition, the method of decomposition in combination with successive approximations is proposed. Decomposition series provide a simple systematic approach to the approximate solution of the nonlinear boundary value problem without linearization or discretization. Componements of the decomposition solution are shown to converge fast to an exact solutionand are compared with corresponding linearized and finite difference solutions with good agreement. The Model is demonstrated with an application to a perched aquifer in the Jackson Purchase region of Kentucky, which experiences annual fluctuations in the water table of over 5 m and strong vertical gradients. Using bulk values of hydraulic conductivity, an initial condition fitted to heads known at a few piezometers, and a generalized approximate model of periodic mean monthly recharge, approximate expressions for the time dependet water table, and hydraulic heads are derived and compared with limited measured events. The Simplified model repreduced the monthly heads and their seasonal variability. As expected, periodic recharge from rainfall functionally affects the hydraulic heads. As a corollary, periodic recharge is imbedded in hydraulic gradients and pore velocities.
Cet article présente un procédé pour simuler l'écoulement d'eaux souterraines sujet à une frontière mobile non-linéaire résultant de la recharge périodique et des gradients hydrauliques verticaux signifiant. Dans ces conditions les prétentions de Dupuit sont inadmissibles, et l'équation régissante est une équation partielle elliptique qui réduit à l'équation de Laplace en couches aquifères isotropes homogènes. Cette équation est sujette à un état de frontière extérieur libre non-linéaire passager. Pour surmonter les difficultés mathématiques de ce problème de valeur avec un état de frontière mobile non-linéaire, on propose la méthode de décomposition en combination avec des approximations successives. Les séries de décomposition fournissent une approche systématique simple à la solution approximative du problème de valeur non-linéaire sans linéarisation ou discrétisation. Componements de la solution de décomposition sont montrés pour converger rapidement à un solutionand exact sont comparés aux solutions de linéarisées et finies de correspondance de différence avec la bonne concordance. Le modèle est démontré avec une application à une couche aquifère étée perché dans la région d'achat de Jackson du Kentucky, qui éprouve des fluctuations annuelles dans la table de l'eau plus de de 5 m et de gradients verticaux forts. En utilisant des valeurs en bloc de la conductivité hydraulique, un premier état adapté aux têtes connues à quelques piezometers, et un modèle approximatif généralisé de recharge mensuelle moyenne périodique, rapprochent des expressions pour la table de l'eau de dependet de temps, et des têtes hydrauliques sont dérivées et comparées aux événements mesurés limités. Le modèle simplifié repreduced les têtes mensuelles et leur variabilité saisonnière. En tant que recharge prévue et périodique des précipitations affecte fonctionellement les têtes hydrauliques. Comme corollaire, la recharge périodique est incluse dans des gradients hydrauliques et des vitesses de pore.
En ligne : sergio@engr.uky.edu
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 9, N° 5 (Septembre /Octobre 2004) . - 421-432 p.
Titre : Modeling Infiltration with Approximate Solutions to Richard's Equation Titre original : l'Infiltration Modelée avec les Solutions Approximatives à l'Equation de Richard Type de document : texte imprimé Auteurs : Serrano, Sergio, Auteur Article en page(s) : 421-432 p. Note générale : Hydrologie Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Infiltration Nonlinear differential equations Mathematical models Analytical techniques Decomposition Nonlinear analysis Equations non-linéaires Modèles mathématiques Techniques analytiques Analyse non-linéaire Index. décimale : 551.4 Résumé : Using approximate analytical solutions of the non linear Richard's equation, simple models for the silulation of water content, pressure head, hydraulic head, and infiltration rate profilles, subject to either constant conditions, time variable rainfall, or redistribution, are developed. New pratical expressions for the time to ponding and infiltration rate at the ground surface for a variable rainfall rate are proposed. These Physically based expressions preserve the non linearity inherent in the differential equation, may be easily incorporated into storm water management models, and do not require the concept of infiltration rate capacity. The Results are obtained by adopting well known expressio,ns for the soil water physical relationships and the simultaneous solution of the Richard's and pressure gradient at the ground equations. To verify the analytical procedure, a new solution of the water content based Richard's equation was developed and tested with respect to experimental values, Philip's solution, and Parlange's solution, with excellent agreement. In fact, the present model better predicted the location and shape the wetting front and the tails after that, than did the classical solutions. The Models were also compared with a limited finite difference solution, with a solution, with reasonable agreement, and with a solution to the linearized Richard's equation, with poor agreement. Non linearity in the differential equation appears to be an imporatnt system feature.
En utilisant les solutions analytiques approximatives de l'équation du Richard non-linéaire, les modèles simples pour le silulation de la teneur en eau, la tête de pression, la tête hydraulique, et les profilles de vitesse d'infiltration, sujet ou aux conditions constantes, chronomètrent des précipitations variables, ou la redistribution, sont développées. On propose de nouvelles expressions pratical pendant le temps à la vitesse d'accumulation et d'infiltration sur la surface au sol pour un taux variable de précipitations. Celles-ci des expressions physiquement basées préservent non les linéarités inhérentes à l'équation, peuvent être facilement incorporées à donnent l' assaut à des modèles de gestion de l'eau, et n'exigent pas le concept de la capacité de vitesse d'infiltration. Les résultats sont obtenus en adoptant l'expressio bien connu, le NS pour les rapports physiques de l'eau de sol et la solution simultanée du Richard et le gradient de pression aux équations au sol. Pour vérifier le procédé analytique, une nouvelle solution de l'équation du Richard basé de teneur en eau a été développée et examinée en ce qui concerne les valeurs expérimentales, la solution de Philip, et la solution de Parlange, avec l'excellent accord. En fait, les modèles actuels mieux prévus l'endroit et forment l'avant de mouillage et les queues après cela, que les solutions classiques. Les modèles ont été également comparés à une solution finie limitée de différence, à une solution, à l'accord raisonnable, et à une solution à l'équation du Richard linéarisé, avec l'accord faible. La non-linéarité dans l'équation semble être une caractéristique du système d'imporatnt.
En ligne : sserano@temple.edu [article] Modeling Infiltration with Approximate Solutions to Richard's Equation = l'Infiltration Modelée avec les Solutions Approximatives à l'Equation de Richard [texte imprimé] / Serrano, Sergio, Auteur . - 421-432 p.
Hydrologie
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydrologic engineering > Vol. 9, N° 5 (Septembre /Octobre 2004) . - 421-432 p.
Mots-clés : Infiltration Nonlinear differential equations Mathematical models Analytical techniques Decomposition Nonlinear analysis Equations non-linéaires Modèles mathématiques Techniques analytiques Analyse non-linéaire Index. décimale : 551.4 Résumé : Using approximate analytical solutions of the non linear Richard's equation, simple models for the silulation of water content, pressure head, hydraulic head, and infiltration rate profilles, subject to either constant conditions, time variable rainfall, or redistribution, are developed. New pratical expressions for the time to ponding and infiltration rate at the ground surface for a variable rainfall rate are proposed. These Physically based expressions preserve the non linearity inherent in the differential equation, may be easily incorporated into storm water management models, and do not require the concept of infiltration rate capacity. The Results are obtained by adopting well known expressio,ns for the soil water physical relationships and the simultaneous solution of the Richard's and pressure gradient at the ground equations. To verify the analytical procedure, a new solution of the water content based Richard's equation was developed and tested with respect to experimental values, Philip's solution, and Parlange's solution, with excellent agreement. In fact, the present model better predicted the location and shape the wetting front and the tails after that, than did the classical solutions. The Models were also compared with a limited finite difference solution, with a solution, with reasonable agreement, and with a solution to the linearized Richard's equation, with poor agreement. Non linearity in the differential equation appears to be an imporatnt system feature.
En utilisant les solutions analytiques approximatives de l'équation du Richard non-linéaire, les modèles simples pour le silulation de la teneur en eau, la tête de pression, la tête hydraulique, et les profilles de vitesse d'infiltration, sujet ou aux conditions constantes, chronomètrent des précipitations variables, ou la redistribution, sont développées. On propose de nouvelles expressions pratical pendant le temps à la vitesse d'accumulation et d'infiltration sur la surface au sol pour un taux variable de précipitations. Celles-ci des expressions physiquement basées préservent non les linéarités inhérentes à l'équation, peuvent être facilement incorporées à donnent l' assaut à des modèles de gestion de l'eau, et n'exigent pas le concept de la capacité de vitesse d'infiltration. Les résultats sont obtenus en adoptant l'expressio bien connu, le NS pour les rapports physiques de l'eau de sol et la solution simultanée du Richard et le gradient de pression aux équations au sol. Pour vérifier le procédé analytique, une nouvelle solution de l'équation du Richard basé de teneur en eau a été développée et examinée en ce qui concerne les valeurs expérimentales, la solution de Philip, et la solution de Parlange, avec l'excellent accord. En fait, les modèles actuels mieux prévus l'endroit et forment l'avant de mouillage et les queues après cela, que les solutions classiques. Les modèles ont été également comparés à une solution finie limitée de différence, à une solution, à l'accord raisonnable, et à une solution à l'équation du Richard linéarisé, avec l'accord faible. La non-linéarité dans l'équation semble être une caractéristique du système d'imporatnt.
En ligne : sserano@temple.edu
