CONTAMINACIÓN DE

AGUAS SUBTERRÁNEAS

Leonardo David Donado Garzón

Profesor – Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá

Taller sobre Planes de Manejo de las Aguas

Subterráneas en Colombia

PMAS

CONTENIDO

1. MOTIVACIÓN

1. Introducción

2. Componentes del Agua

2. FUENTES DE CONTAMINACIÓN

3. TIPOS DE CONTAMINACIÓN

4. MECANISMOS DE TRANSPORTE

1. Advección

2. Difusión molecular

3. Dispersión hidrodinámica

4. Retardación

5. Difusión en la matriz

6. Degradación

7. Reacciones bioquímicas

5. ANÁLISIS Y PARÁMETROS

1. Escala

2. Heterogeneidad

3. Parámetros hidrodinámicos

4. Zonas de captura

5. Intrusión marina / salina

6. MODELOS NUMÉRICOS

ANÁLISIS Y PARÁMETROS

MOTIVACIÓN

INTRODUCCIÓN

COMPONENTES DEL AGUA

FUENTES DE CONTAMINACIÓN

TIPOS DE CONTAMINANTES

MECANISMOS DE TRANSPORTE

ADVECCIÓN

DIFUSIÓN MOLECULAR

DISPERSIÓN HIDRODINÁNICA

RETARDACIÓN

DIFUSIÓN EN LA MATRIZ

DEGRADACIÓN

REACCIONES BIOQUÍMICAS

ANÁLISIS Y PARÁMETROS

ESCALA

HETEROGENEIDAD

PARÁMETROS HIDRODINÁMICOS

ZONAS DE CAPTURA

INTRUSIÓN MARINA / SALINA

MODELOS NUMÉRICOS

LOCAL

ESCALA (i)

REGIONAL

ESCALA (ii)

MICROLOCAL

ESCALA (iii)

HETEROGENEIDAD

HOMOGENEOUSMEDIA

MEDIO

HETEROGÉNEOMEDIO

HOMOGÉNEO

ENSAYOS DE BOMBEO (i)

ALMACENAMIENTO

HIDRÁULICOS

S = SS b + Sy

T = K b

ENSAYOS DE BOMBEO (ii)

ENSAYOS DE TRAZADORES (i)

f D* aL

ENSAYOS DE TRAZADORES (ii)

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Time (days)

Con

cent

ratio

n (m

g L

-1)

Medidos

Simulados

ZONAS DE CAPTURA (i)

ZONAS DE CAPTURA (i)

ZONAS DE CAPTURA (ii)

ZONAS DE CAPTURA (iii)

ZONAS DE CAPTURA (iv)

INTRUSIÓN MARINA/SALINA (i)

INTRUSIÓN MARINA/SALINA (ii)

RETOS MATEMÁTICOS

REACCIONES EN EQUILIBRIO Menos complicada

COMPLEJIDAD ADICIONAL Reacciones cinéticas, Redox, o

Reacciones Heterogéneas (e.g., Precipitación)

RETOS ADICIONALES Incertidumbre en la conductividad hidráulica,

la cual implica variabilidad en las velocidades, y la mezcla y la

dispersión son DESCONOCIDAS VELOCIDADES DE REACCIÓN!

RETOS MATEMÁTICOS

Gran variedad de problemas y grandes no linealidades

Los procesos no son bien conocidos, pero se quieren cuantificar

No hay problema: Las APROXIMACIONES NUMÉRICAS

existen (muchos códigos disponibles)

Pero, las aproximaciones analíticas nos permiten ganar

conocimientos del problema y sirven de puntos de partida y

de calibración

Es decir… mayor cuantificación de la incertidumbre asociada

MODELOS NUMÉRICOS

MOTIVACIÓN

INTRODUCCIÓN

COMPONENTES DEL AGUA

FUENTES DE CONTAMINACIÓN

TIPOS DE CONTAMINANTES

MECANISMOS DE TRANSPORTE

ADVECCIÓN

DIFUSIÓN MOLECULAR

DISPERSIÓN HIDRODINÁNICA

RETARDACIÓN

DIFUSIÓN EN LA MATRIZ

DEGRADACIÓN

REACCIONES BIOQUÍMICAS

ANÁLISIS Y PARÁMETROS

ESCALA

HETEROGENEIDAD

PARÁMETROS HIDRODINÁMICOS

ZONAS DE CAPTURA

INTRUSIÓN MARINA / SALINA

MODELOS NUMÉRICOS

¿QUÉ ES UN MODELO?

1.5Q Cy

¿PARA QUÉ SIRVEN LOS MODELOS?

ENTENDER EL PASADO

CONOCER EL PRESENTE

PREDECIR EL FUTURO

MODELOS ESTOCÁSTICOS

PROCESO

1. ¿Cuál es la necesidad del modelo?

2. ¿Cuál es el objetivo?

3. Observación

4. Abstracción del comportamiento del fenómeno

5. Inducción Descifrar los problemas

6. Identificación de Problemas Leyes y principios

7. Formulación de hipótesis

8. Modelar hipótesis

9. Validación de la hipótesis

10. Conclusiones

NECESIDAD

¿SOLO CANTIDAD?

OBSERVACIÓN

ABSTRACCIÓN

152

0

959

964

127

0

127

0

152

0

INDUCCIÓN MODELO CONCEPTUAL

FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS

Sin

Abatimiento

Sin Flujo

Condiciones iniciales y de contorno

Sin

Abatimiento

TIPOS DE MODELO

Físicos A escala

Analógicos

Matemáticos Abstractos o Teóricos Analíticos o Numéricos

Deterministas

Estocásticos

Estáticos

Dinámicos

Variable Discreta

Variable Continua

Analíticos

Numéricos

MODELOS DETERMINÍSTICOS

Existe una relación exacta entre las entradas y las

salidas sin cabida a la incertidumbre.

HOMOGENEOUSMEDIA

MODELOS ESTOCÁSTICOS

Los valores de entrada y/o salida tienen asociada una incertidumbre que

se expresan por medio de variables aleatorias.

HETEROGENEOUSMEDIA

COMBINACIÓN DE MODELOS

VARIABLE CONTÍNUA

ESTÁTICOS

VARIABLE DISCRETA

DINÁMICOS

MÉTODOS NUMÉRICOS

CONCLUSIONES

En esta etapa se exponen las restricciones y

alcance de la nueva teoría.

En las conclusiones se puede aprovechar

para proporcionar información que lleve a

otros investigadores a eliminar opciones,

ahorrar la repetición los experimentos

realizados y sugerir otras vías para resolver

problemas similares.

GESTIÓN

GESTIÓN

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GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA DE RECURSOS HÍDRICOS – GIREH