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CONTAMINACIÓN DE
AGUAS SUBTERRÁNEAS
Leonardo David Donado Garzón
Profesor – Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá
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
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
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
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
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
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.
Avenida NQS No. 45-03, Ciudad Universitaria, Laboratorio de Hidráulica, Edificio 409
PBX: +57 (1) 316 55 66 - Fax: +57 (1) 316 55 63
Correo electrónico: [email protected]
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FACULTAD DE INGENIERÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA
GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA DE RECURSOS HÍDRICOS – GIREH