Hydrogeological Modeling in Tropical Regions via FeFlow

Modelación hidrogeológica en regiones tropicales a través de Feflow

La modelación hidrogeológica se realiza comunmente por la solución de problemas inversos y la estimación de técnicas de parámetros no lineales. A pesar de este escenario común, el uso de estas directrices se limita al muestreo adecuado de los datos de campo. Este muestreo implica una variedad de datos que generalmente tienen poca disponibilidad, especialmente en regiones donde la variabilidad geográfica y climática no permite una medición constante. En este artículo presentamos el análisis de un modelo de flujo subterráneo regional con base en dos técnicas: puntos piloto(PP) y zonas constantes (CZ). Estas metodologías permiten identificar correctamente si hay parámetros sesgados y heterogeneidad de las propiedades hidráulicas. Para este propósito desarrollamos un modelo numérico de densidad variable que está limitado con datos reinterpretados de mediciones reales. Para la técnica CZ, los parámetros iniciales se asignan de acuerdo con su capa, y cada capa se considera constante para los valores de los parámetros; en contraste con la técnica de PP, los parámetros iniciales se asignan de acuerdo con las interpolaciones de mediciones de puntos in situ. El modelo desarrollado se aplicó en un área bajo la influencia de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) ubicada en el valle medio de Magdalena (MMV). Esta área es importante para el desarrollo del país debido a su contribución al PIB y ha estado sujeta a cambios significativos en el uso de la tierra, como resultado de intensas actividades económicas como la agricultura, la energía hidroeléctrica y la producción de petróleo y gas. El modelo establecido muestra un vínculo escaso con la variable de estado observada (cabeza hidráulica -K); esto demuestra la importancia de la heterogeneidad espacial en K. El modelo se calibra para establecer K (como una variable anisotrópica que varía espacialmente), la porosidad (η) y la capacidad de almacenamiento específica (Ss) en el PP y CZ, y que reduce un error de "cuadrado medio" de la variable de estado dependiente de los puntos de observación. Los resultados muestran que el enfoque del sistema PP proporciona una mejor representación de heterogeneidad y muestra que cada parámetro es sensible y no depende de otros parámetros, lo que da a los resultados de la evaluación independencia de los hechos y autenticidad. Esta investigación compila una metodología para restringir asertivamente un modelo inverso altamente parametrizado con datos de campo para estimar parámetros de acuíferos que varían espacialmente a escala regional.

Introducción

Las representaciones 2D y 3D en modelación hidrológica permiten ejemplificar condiciones estáticas y dinámicas de sistemas hidrogeológicos en escenarios naturales o hipotéticos, y sus relaciones con cuerpos de agua superficiales y aportes atmosféricos (Alberti, Colombo, & Formentin, 2018; Gogu, Carabin, Hallet, Peters, & Dassargues, 2001). Este tipo de modelación puede utilizarse para analizar los efectos de la extracción de agua subterránea, evaluar estrategias de riego para establecer una adecuada correspondencia con los acuíferos o simular diferentes escenarios de gestión del agua (White, 2018).