Tesis doctoral de Daniele Pedretti
La tesis se enfoca en el desarrollo de herramientas y análisis para caracterizar y predecir procesos de recarga artificial y de transporte de solutos en medios heterogéneos. El objetivo es proporcionar nuevas perspectivas para comprender la heterogeneidad como fuente natural de incertidumbre en la toma de decisiones relacionadas con las aplicaciones en hidrogeología, y controlar sus efectos para propósitos práctico. Para ello se entender correctamente a los fenómenos; sin embargo, esto es incierto. La incertidumbre se deriva de la distribución aleatoria espacio-temporal de las variables (físicas, químicas y biológicas) que afectan a los procesos hidrodinámicos en las aguas subterráneas, lo que se traduce en una distribución aleatoria de los parámetros de los modelos y de sus ecuaciones. Dicha aleatoriedad es de dos tipos: epistémica, cuando puede reducirse aumentando la frecuencia de muestreo de un experimento; puramente aleatoria, en caso contrario. A veces, se producen procesos hidrodinámicos a escalas tan pequeñas e imposible de caracterizar con los métodos tradicionales que se convierten desde un punto de vista práctico en parámetros puramente aleatorios. Sin embargo, si alguna relación constitutiva (o bien empíricamente, teóricamente o de base física) puede ser construido entre los procesos a escalas diferentes, entonces los procesos a pequeña escala puede ser reproducido por parámetros de modelo equivalente. La incertidumbre se debe a variabilidad epistémica, y técnicas de caracterización a gran escala se pueden utilizar para mejorar la descripción, interpretación o predicción de procesos pequeña escala. El manuscrito se compone de dos partes principales (el primero sobre la recarga artificial y la segunda sobre transporte de solutos), cada uno de ellos dividido en tres capítulos. En el capítulo 1 de cada parte, se desarrollan herramientas para obtener información cuantitativa una variable seleccionada con modelos a resoluciones gruesas. (Uso de imágenes satelitales en el caso de la recarga, y un nuevo método para estimar la densidad de distribución de partículas en caso de los solutos). En los capítulos 2, se explora qué procesos ocurren a escalas finas y que pueden afectar a la interpretación de la recarga artificial y de los procesos de transporte de solutos con modelos a escalas más grandes. En la primera parte, un método combinado que une a las imágenes de satélite y datos de campo con un modelo de colmatación de poros simple se utiliza para visualizar la posible evolución espacio-temporal de la capacidad de infiltración del suelo durante la inundación de balsa de recarga. En la segunda parte, modelos numéricos 3d se utilizan para simular el transporte en medios heterogéneos bajo flujo radial convergente a un pozo a gran escala de detalle. Se demuestra que modelos 3d son más apropiados que modelos 2d para reproducir observaciones similares sobre la distribución temporal contaminante en un punto de control. Se proporciona una explicación física para describir el llamado efecto de anomalía a largos tiempos sobre las curvas de llegada que a veces se observa en la realidad. En el capítulo 3, los modelos se utilizan para definir la incertidumbre entorno a los parámetros de los modelos, de cara a la predicción y a la gestión de la recarga artificial y transporte de solutos. Se propone un análisis de probabilidad para definir el riesgo ingenieril de gestión de las balsas de recarga artificial, debido a la aleatoriedad de la distribución inicial de infiltración, que controla varios factores importantes de colmatación de poros según enfoques teóricos. En el caso del transporte de solutos, se discute cómo los parámetros equivalentes basados en modelos de transferencia de masa pueden estar relacionados con la distribución geométrica de los parámetros hidráulicos en formaciones anisótropas, cuando se usan ensayos de trazadores con flujo convergente radial.
Datos académicos de la tesis doctoral «Tools and analysis of spatio-temporal dynamics in heterogeneous aquifers: applications to artificial recharge and forced-gradient solute transport«
- Título de la tesis: Tools and analysis of spatio-temporal dynamics in heterogeneous aquifers: applications to artificial recharge and forced-gradient solute transport
- Autor: Daniele Pedretti
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 21/12/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Luis Llanes Pitarch
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Jesús Carrera ramírez
- Alberto Bellin (vocal)
- (vocal)
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