LABORATORIO DE HIDROLOGÍA “Análisis de sensibilidad”

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA GEOGRAFICA

INGENIERIA DE EJECUCION EN GEOMENSURA

LABORATORIO DE HIDROLOGÍA

“Análisis de sensibilidad”

        PROFESOR: Álvaro San Martín

        ALUMNO: Felipe Urbina.

        CATEDRA: Hidrología e Hidráulica

        FECHA: 23 de Mayo de 2006.

INTRODUCCIÓN

El agua es un recurso natural, fundamental e insustituible, sin el cual no es posible la vida, ni la actividad del hombre. Se diferencia de los otros recursos naturales por su increíble propiedad de renovarse continuamente a través del ciclo hidrológico, cuyo principal sistema lo constituye el dinámico fenómeno de evapotranspiración, permitiendo el intercambio de agua entre los océanos, que actúan como gigantescos vaporizadores, la atmósfera y la tierra.

Parte de la precipitación se infiltra en la tierra y parte también de ésta agua está infiltrada, se acumula como humedad del suelo. Así mismo, parcialmente llena algunos pozos existentes entre el suelo superficial y las capas de la corteza terrestre. La realidad es que la mayoría del agua de la precipitación se revierte a la atmósfera por evaporación directa o por evapotranspiración desde el follaje (hojas de las plantas) o bajo la influencia de la gravedad, el agua de infiltración es percolada a través del material poroso del suelo a mayores profundidades en la tierra saturando los pozos y grietas de la tierra o permeando las capas de arena y/o de arcilla. Estas capas de la corteza terrestre son denominadas acuíferos y las aguas allí presentes son llamadas aguas subterráneas.

        En hidrología, la permeabilidad (conductividad hidráulica, K), es la constante de proporcionalidad lineal entre el caudal y el gradiente hidráulico.

Para simular el comportamiento de un acuífero es posible utilizar modelos matemáticos, los cuales pueden ser desarrollados por el interesado o utilizar los existentes en el mercado, y que se han elaborado con base a la ecuación de flujo, la cual fue obtenida con base a la ley de la conservación de la masa y la ley de Darcy, bajo la hipótesis de un sistema cerrado. Entre los modelos matemáticos existentes para simular el  comportamiento  de  un  acuífero  ante  diversas acciones se puede citar el denominado Visual Modflow el cual es un código de simulación de flujo de aguas subterráneas tridimensional que utiliza una aproximación en diferencias  finitas  para  resolver  la  ecuación diferencial de flujo, donde se asocia con esfuerzos externos, tales como pozos, recarga, evapotranspiración, salidas y recargas o drenajes debidos a corrientes superficiales.

El modelo antes citado trabaja con base a una malla obtenida de la discretización del acuífero, esta malla consta  de  celdas  regulares  las  cuales    requieren de información como: láminas de recarga, valores de conductividades, coeficientes de almacenamiento, cargas hidráulicas, bombeos, etc.  Asimismo, este código trabaja con base a una serie de módulos denominados “Paquetes” y entre los cuales se encuentra el relativo a la recarga vertical “Recharge”, a través del cual se puede incluir información de recarga al modelo.

Este trabajo, consiste en realizar un análisis de sensibilidad en el Valle de Casablanca, realizando un cambio en la permeabilidad, en este caso un aumento del 75% en las zonas, por medio del programa Visual Modflow.

OBJETIVOS

• Objetivo General: Validar en forma matemática la teoría.

• Objetivos Específicos:

• Aprender a usar el programa Visual Modflow.

• Analizar gráficos.

DESARROLLO

El área de estudio se encuentra ubicado en el Valle de Casablanca, y se encuentra constituido por la zona 3 y la 4 (Mina del Agua, Fundo Tapihue, Fundo Santa Inés, Fundo la Vega.

[pic 1]

• Grafico inicial nivel versus tiempo:

[pic 2]

        Las líneas de color café corresponden al “Fundo de la Vega”, se puede observar que los niveles observados y los calculados no concuerdan, como se ve en la gráfica los niveles observados se encuentran hacia el final de la curva.

        En el caso del Fundo “Santa Inés” (línea azul), Fundo Tapihue (línea amarilla) y la “Mina del Agua” (línea verde), los niveles observados y los calculados se encuentran una situación similar.

• Grafico con una disminución del 50% en la permeabilidad: nivel versus tiempo.

[pic 3]

En el nuevo grafico de nivel versus tiempo, se puede apreciar que los niveles observados y calculados disminuyen significativamente después de haber disminuido la permeabilidad en un 50%, aproximadamente  disminuyen en 3 metros.

También se puede notar que los niveles observados, se han alejado más de los de los niveles calculados, teniendo más nivel que estos últimos.

• Histograma Inicial:

[pic 4]

Los datos se encuentran agrupados hacia la derecha, por lo que los niveles calculados están sobrestimados sobre los observados.

En el histograma inicial se muestra un valor promedio para la calibración residual de -0.06348332 con una frecuencia de 31.9 y un residual  (cal-obs) de -3.458.

Los datos se encuentran pocos dispersos.

• Histograma con una disminución del 50% en la permeabilidad

[pic 5]

Se puede observar que al disminuir la permeabilidad los datos se encuentran agrupados más hacia la derecha de la campana, pero el residual se traslado a -0.52 y el valor promedio para la calibración residual es de -0.6991696 se puede ver que disminuyo considerablemente.

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