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MODELOS DE FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA
1. ALCANCE
1.1 Esta guía cubre la solicitud y la documentación posterior de un modelo de flujo de agua subterránea de un sitio
en particular o problema. En este contexto, "modelo de flujo de aguas subterráneas" se refiere a la aplicación de
un modelo matemático para la solución de un problema de flujo de las aguas subterráneas de un sitio específico.
1.2 Esta guía ilustra los principales pasos a seguir en el desarrollo de un modelo de flujo de agua subterránea que
reproduce o simula un sistema acuífero que ha sido estudiado en el campo. Esta guía no identifica determinados
códigos de computadora, el software o algoritmos utilizados en la investigación de modelado.
1.3 Esta guía ha sido escrita específicamente para modelos de flujo de aguas subterráneas saturada,
isotérmico. Los conceptos son aplicables a una amplia gama de modelos diseñados para simular procesos del
subsuelo, tales como el flujo variable saturado, flujos de media fractura, el flujo dependiente de la densidad, el
transporte de solutos y fenómenos de transporte multifase; Sin embargo, los detalles de estos otros procesos no
se describen en esta guía.
1.4 Esta guía no pretende ser exhaustiva. Cada modelo de agua subterránea es único y puede requerir
adicionales procedimientos en su desarrollo y aplicación. Todos los análisis adicionales deben estar
documentados, sin embargo, en el Informe del modelo.
1.5 Esta guía es parte de una serie de normas sobre las aguas subterráneas solicitudes de modelo. Otras normas
se han elaborado
en el modelado del medio ambiente, tales como la norma ASTM E 978.
1.6 Esta norma no pretende señalar todos los
problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es la responsabilidad del usuario de esta norma
establecer apropiadas prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad
de las limitaciones reglamentarias antes de nosotros
1.7 Esta guía ofrece una colección organizada de información o una serie de opciones y no recomienda un curso
específico de acción. Este documento no puede sustituir a la educación o la experiencia y debe ser usado en
conjunción con juicio profesional. No todos los aspectos de esta guía pueden ser aplicables en cada circunstancia.
Esta norma ASTM no está destinada a representar o reemplazar la norma de cuidado por la cual la adecuación de
un servicio profesional determinado debe ser juzgado, ni debe este documento ser aplicado sin la consideración
de muchos aspectos únicos de un proyecto" en el título de este documento sólo significa que el documento ha sido
aprobado a través del proceso de consenso de la ASTM.
2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA
2.1 Normas ASTM:
D 653 Terminología Relativa a suelo, las rocas y Contenido de Fluidos E 978 Práctica para la Evaluación de
modelos de destino ambiental
de Químicos
3. TERMINOLOGÍA
3.1 Definiciones:
3.1.1 verificación mediante la aplicación del conjunto de los valores de los parámetros y las condiciones de
contorno de un modelo calibrado a aproximar aceptablemente un segundo conjunto de datos de campo medidos
bajo condiciones hidrológicas similares.
3.1.1.1 Discusión, verificación -Aplicación es ser distinguido de verificación del código, que se refiere a las pruebas
de software, la comparación con las soluciones analíticas, y la comparación con otros códigos similares para
demostrar que el código representa su fundamento matemático.
3.1.2 Condición limite- una expresión matemática de un estado del sistema físico que limita las ecuaciones del
modelo matemático.
3.1.3 Calibración (modelo de aplicación)-el proceso de refinamiento de la representación del modelo del marco
hidrogeológico, propiedades hidráulicas y las condiciones de contorno para lograr un grado deseado de
correspondencia entre el modelo de simulación y observaciones del sistema de flujo de agua subterránea.
3.1.4 código de ordenador (programa de ordenador)-el montaje de técnicas numéricas,
contabilidad, y el lenguaje de control que representa el modelo de aceptación de los datos de entrada e instrucciones
para la entrega de la producción.
3.1.5 modelo conceptual-una interpretación o trabajo de descripción de las características y dinámicas del sistema
físico.
3.1.6 modelo de flujo subterráneo: la aplicación de un modelo matemático para representar un sistema de flujo de
agua subterránea en un sitio específico.
3.1.7 modelo matemático: ecuaciones matemáticas que expresan el sistema físico y que incluyen supuestos
simplificadores. La representación de un sistema físico por expresiones matemáticas de la que el comportamiento del
sistema se puede deducir con exactitud conocida.
3.1.8 modelo: un conjunto de conceptos en forma de ecuaciones matemáticas que representan la comprensión de un
fenómeno natural.
3.1.9 sensibilidad (aplicación del modelo): el grado en que el resultado del modelo se ve afectada por los cambios en
una entrada del modelo seleccionado que representa el marco hidrogeológico, propiedades hidráulicas, y las
condiciones de contorno.
3.2 Para las definiciones de otros términos utilizados en esta guía, véase la Terminología D 653.
4. Resumen de Guía
4.1 La aplicación de un modelo de flujo de aguas subterráneas ideal sería seguir varios pasos básicos para lograr una
representación aceptable del sistema hidrogeológico físico y documentar los resultados del estudio del modelo para el
usuario final, que toma las decisiones, o de un regulador. Estos pasos principales son las siguientes:
4.1.1 Definir los objetivos del estudio,
4.1.2 Desarrollar un modelo conceptual,
4.1.3 Seleccione un código de computadora,
4.1.4 Construir un modelo de flujo de aguas subterráneas,
4.1.5 Calibrar el modelo y llevar a cabo el análisis de sensibilidad
4.1.6 Hacer simulaciones predictivas,
4.1.7 Documento de estudio de modelización y
4.1.8 Realizar la auditoría posterior.
4.2 Estas medidas están diseñadas para determinar y documentar la comprensión de un sistema, la transición del
modelo conceptual para el modelo matemático, y el grado de incertidumbre en las predicciones del modelo. Los
pasos que se presentan en esta guía por lo general se deben seguir en el orden en que aparecen en la guía; Sin
embargo, a menudo hay iteración significativa entre los pasos. Se requiere todos los pasos descritos en esta guía
para un modelo que simula las condiciones del campo de medición. En los casos en que el modelo sólo se utiliza
para comprender un problema conceptualmente, no todos los pasos son necesarios. Por ejemplo, si no se dispone de
datos específicos, se omite la etapa de calibración.
5. Importancia y uso
5.1 Según el Consejo Nacional de Investigación, los modelos de aplicaciones son herramientas útiles para:
5.1.1 Asistir en la evaluación de problemas,
5.1.2 Diseñar las medidas correctivas,
5.1.3 Conceptualizar y estudiar los procesos de flujo de agua subterránea,
5.1.4 Proporcionar información adicional para la toma de decisiones, y
5.1.5 Reconocer las limitaciones en la recopilación de datos y guía de nuevos datos.
5.2 Modelos de agua subterránea se emplean rutinariamente en la toma de decisiones sobre la gestión de los
recursos ambientales. El modelo de apoyo a estas decisiones deben ser científicamente defendible y las tomas de
decisiones deben ser informadas del grado de incertidumbre en las predicciones del modelo. Esto ha llevado a
algunos organismos del Estado para desarrollar normas para el modelado de las aguas subterráneas. Esta guía
proporciona un marco coherente dentro del cual desarrollar, aplicar y documentar un modelo de flujo de aguas
subterráneas.
5.3 Esta guía presenta los pasos seguidos idealmente siempre que se aplique un modelo de flujo de aguas
subterráneas. El modelo de flujo de agua subterránea se basará en un modelo matemático que puede utilizar
numérica, analítica, o cualquier otra técnica apropiada.
5.4 Esta guía debe ser usada por la práctica de los modeladores de aguas subterráneas y por aquellos que desean
proporcionar coherencia en los esfuerzos de modelización realizados bajo su dirección.
5.5 El uso de esta guía para desarrollar y documentar un modelo de flujo de agua subterránea no garantiza que el
modelo sea válido. Esta guía sólo describe los pasos necesarios a seguir en el proceso de modelado. Por ejemplo, el
desarrollo de un modelo de medio poroso equivalente en terrenos kársticos no puede ser válida si el flujo de agua
subterránea significativa tiene lugar en fracturas y canales de solución. En este caso, el modelador puede seguir
todos los pasos de esta guía y no terminar con un modelo defendible.
6. Procedimiento
6.1 El procedimiento para la aplicación de un modelo de agua subterránea incluye los siguientes pasos: definir los
objetivos de estudio, desarrollar un modelo conceptual, seleccione un código de computadora o algoritmo, construir
un modelo de flujo de aguas subterráneas, calibrar el modelo y llevar a cabo el análisis de sensibilidad hacer
simulaciones predictivas, documentar el proceso de modelado, y realizar una auditoría posterior.
Estos pasos se siguieron generalmente en orden, sin embargo, existe un solapamiento sustancial entre las etapas, y
los pasos anteriores son a menudo revisado como nuevos conceptos se exploran o como se obtienen nuevos datos.
El enfoque de modelado iterativo puede requerir también la reconceptualización del problema. Un ejemplo de estos
circuitos de retroalimentación se muestra en la figura. 1. Estos pasos de modelado básicos se discuten a
continuación.
6.2 La definición de los objetivos del estudio es un paso importante en la aplicación de un modelo de flujo de aguas
subterráneas. Los objetivos ayudan a determinar el nivel de detalle y la precisión requerida en la simulación del
modelo. Completar y detallar los objetivos se especificarán idealmente antes de cualquier actividad de modelado.
6.3 Un modelo conceptual de un flujo de agua subterránea y el sistema hidrológico es una interpretación o
descripción de trabajo de las características y la dinámica del sistema físico hidrogeológico. El propósito del modelo
conceptual es el de consolidar el sitio y los datos hidrogeológicos e hidrológicos regionales en una serie de
suposiciones y conceptos que se puede evaluar cuantitativamente. El desarrollo del modelo conceptual requiere la
recolección y análisis de datos hidrogeológicos e hidrológicos pertinentes al sistema del acuífero bajo investigación.
Existen guías y prácticas estándar que describen métodos para la obtención de datos hidrogeológicos e hidrológicos.
6.4 El modelo conceptual identifica y describe los aspectos importantes del sistema físico hidrogeológico, incluyendo:
el marco geológico e hidrológico, el tipo de medio (por ejemplo, fractura o porosidad), los procesos físicos y químicos,
propiedades hidráulicas, y las fuentes y sumideros (balance hídrico). Estos…..
6.3.1 El modelo conceptual identifica y describe los aspectos importantes del sistemafisico hidrogeológico,
incluyendo: el marco geológico e hidrológico, tipos de medios (por ejemplo, fractura o poros), procesos físicos y
químicos, propiedades hidráulicas, las fuentes y sumideros (balance hídrico). Estos componentes del modelo
conceptual pueden describirse ya sea en un documento separado o como un capítulo del modelo de informe. Incluye
ilustraciones, en su caso, para apoyar la descripción, por ejemplo, mapas de contorno, secciones transversales, o
block diagramas, o combinación de los mismos. Cada aspecto del modelo conceptual se describe como sigue:
6.3.1.1 el marco geológico es la distribución y configuración de acuíferos y unidades de confinamiento. De interés
primario son el espesor, la continuidad, la litología, y la estructura geológica de aquellas unidades que son relevantes
para el propósito del estudio. El sistema acuífero de dominio, que puede estar compuesto de los acuíferos
interconectados y unidades de confinamiento, a menudo se extiende más allá del dominio de interés. En este caso,
describir el sistema acuífero en detalle dentro del dominio de interés y al menos en general en otros lugares. Analizar
los resultados del marco geológico en los listados, tabulaciones, o mapas, o combinación de los mismos, del espesor,
extensión y propiedades de cada acuífero pertinente y la unidad de confinamiento.
6.3.1.2 El marco hidrológico en el modelo conceptual incluye las extensiones físicas del sistema acuífero, el
impacto hidrológico o control del flujo del sistema de aguas subterráneas, análisis de las direcciones de flujo del agua
subterránea y tipo de material. El modelo conceptual debe abordar el grado en que el sistema de acuífero se
comporta como un medio poroso. Si el sistema acuífero se fractura o solutioned de manera significativa, el modelo
conceptual debe abordar estas cuestiones. El marco hidrológico también incluye los límites del sistema de flujo que
pueden no ser físicos y pueden cambiar con el tiempo, como las divisiones de aguas subterráneas. Las mediciones
de fluidos potenciales (head) permiten evaluar la velocidad y dirección del flujo de las aguas subterráneas. Además,
el modelo matemático se calibra normalmente contra estos valores (véase 6.5). Las mediciones del nivel de agua en
el sistema de aguas subterráneas se tabulan, tanto espacial como temporalmente. Este análisis del sistema de flujo
incluye la evaluación de los gradientes verticales y horizontales, la delimitación de las divisiones de aguas
subterráneas, y la cartografía de las líneas de flujo.
6.3.1.3 Las propiedades hidráulicas incluyen las características transmisivas y almacenamiento del sistema acuífero.
Los ejemplos específicos de las propiedades hidráulicas incluyen transmisividad, conductividad hidráulica, coeficiente
de almacenamiento y rendimiento específico. Las propiedades hidráulicas pueden ser homogéneas o heterogéneas
en todo el dominio del modelo. Algunas propiedades, como la conductividad hidráulica, también pueden tener
direccionalidad, es decir, la propiedad puede ser anisotrópico. Es importante documentar las mediciones de campo y
de laboratorio de estas características en el modelo conceptual para establecer límites o rangos aceptables para guiar
la calibración del modelo.
6.3.1.4 Las fuentes y los sumideros de agua en el sistema acuífero afectan el patrón del flujo del agua subterránea.
Los ejemplos más comunes de las fuentes y sumideros incluyen bombeo o pozos de inyección, la infiltración, la
evapotranspiración, drenajes, fugas a través de las capas de confinamiento y el flujo desde o hacia la superficie los
cuerpos de agua. Identificar y describir uentes y sumideros dentro del sistema acuífero en el modelo conceptual. La
descripción incluye los precios y la variabilidad temporal de las fuentes y sumideros. Un aporte de agua se debe
desarrollar como parte del modelo conceptual.
6.3.2 Proporcionar un análisis de las deficiencias en los datos y las posibles fuentes de error en el modelo conceptual.
El modelo conceptual general contiene las áreas de incertidumbre debido a la falta de datos sobre el terreno.
Identificar estas áreas y su importancia para el modelo conceptual evaluado con respecto a los objetivos del proyecto.
En los casos en que el sistema puede ser conceptualizado en más de una manera, estos modelos conceptuales
alternativos deben ser descritos y evaluados.
6.4 La selección del código de ordenador es el proceso de elegir el algoritmo de software pertinente u otra técnica de
análisis, capaz de simular las características del sistema hidrogeológico físico, como se identifica en el modelo
conceptual. El código de ordenador también debe ser probado para el uso previsto y estar bien documentado (3-5).
6.4.1 Otros factores que también pueden ser considerados en el proceso de toma de decisiones, tales como la
experiencia del modelo del analista y los que se describen a continuación para la construcción del modelo. Los
aspectos importantes del proceso de construcción del modelo, como la dimensionalidad, determinarán las
capacidades del código informático necesario para el modelo. Brindar una narrativa en el informe que justifica el
modelado del código informático seleccionado para el estudio del modelo.
6.5 La construcción del modelo de flujo de agua subterránea es el proceso de transformar el modelo conceptual en
una forma matemática. El modelo de flujo de aguas subterráneas normalmente se compone de dos partes, el
conjunto de datos y el código informático. El proceso de construcción del modelo incluye la construcción del conjunto
de datos utilizado por el código informático. Componentes fundamentales del modelo de flujo de aguas subterráneas
incluyen: dimensionalidad, discretización, los límites y las condiciones iniciales y las propiedades hidráulicas.
6.5.1 La dimensionalidad espacial se determina tanto por los objetivos de la investigación y por la naturaleza del
sistema de flujo de agua subterránea. Por ejemplo, los estudios de modelos conceptuales pueden utilizar soluciones
simples de una dimensión con el fin de probar concepciones alternativas. El modelado bidimensional puede estar
justificado si los gradientes verticales son insignificantes. Si las gradientes verticales son importantes o si hay varios
acuíferos en el sistema de flujo, una sección transversal de dos dimensiones o (casi) modelo tridimensional puede ser
apropiado. Un enfoque cuasi-tridimensional es una en la que “acuitardos” no se discretizan explícitamente pero son
aproximadas usando un término de fuga (6).
6.5.1 La dimensionalidad espacial se determina tanto por los objetivos de la investigación y por la naturaleza del sistema de flujo
de agua subterránea. Por ejemplo, los estudios de modelos conceptuales pueden utilizar soluciones simples de una dimensión
con el fin de probar concepciones alternativas. El modelado bidimensional puede estar justificado si los gradientes verticales son
insignificantes. Si los gradientes verticales son importantes o si hay varios acuíferos en el sistema de flujo, una sección
transversal de dos dimensiones o (cuasi -) modelo tridimensional puede ser apropiado. Un enfoque cuasi - tridimensional es una
en la que acuitardos no se discretizan explícitamente pero son aproximadas usando un término de fuga (6).
6.5.2 La dimensionalidad temporal es la posibilidad de elegir entre las condiciones de equilibrio o el flujo transitorio.
Simulaciones en estado de equilibrio producen resultados promedio o a largo plazo y requieren que un caso de equilibrio
verdadero sea físicamente posible. El Análisis de transitorios se realizan normalmente cuando las condiciones de contorno son
variados a través del tiempo o cuando los objetivos del estudio requieren respuestas en más de un punto en el tiempo.
6.5.3 En los modelos numéricos, discretización espacial es un paso crítico en el proceso de construcción del modelo (6). En
general, la discretización más fina produce una solución más exacta a las ecuaciones gobernantes. Hay límites prácticos para el
número de nodos, sin embargo. Con el fin de lograr resultados aceptables con el mínimo número de nodos, la malla del modelo
puede requerir discretización más fina en las áreas de interés o donde hay grandes cambios espaciales en parámetros del
acuífero o gradiente hidráulico. En el diseño de un modelo numérico, es aconsejable para localizar los nodos tan cerca como sea
posible a los pozos de bombeo, para localizar los bordes del modelo y los límites hidrológicos con precisión, y para evitar grandes
contrastes en espaciamientos nodales adyacentes (7).
6.5.4 La discretización temporal es la selección del número y tamaño de pasos de tiempo para el periodo de simulaciones
transitorias de modelos numéricos. Elija pasos de tiempo o intervalos para minimizar los errores causados por los cambios
bruscos de las condiciones de contorno. Generalmente, los pequeños pasos de tiempo se utilizan en la proximidad de tales
cambios para mejorar la precisión (8). Algunos esquemas numéricos con el tiempo ponen restricciones adicionales sobre el
tamaño máximo de paso de tiempo, debido a la estabilidad numérica.
6.5.5 La Especificación de las condiciones de contorno del modelo de flujo subterráneo significa asignar un tipo de límite a cada
punto de la superficie límite tridimensional del sistema de acuíferos, las fuentes internas y sumideros (9). Las Condiciones de
frontera caen en una de cinco categorías: Cabeza especificada o Dirichlet, flujo de Neumann o especificado, y las condiciones
de contorno mixtas o de Cauchy, límite de la superficie libre, y la cara de filtraciones especificado. Es deseable incluir sólo los
límites hidrológicos naturales como condiciones de contorno en el modelo. La mayoría de los modelos numéricos, sin embargo,
utilizan una cuadrícula que debe terminar en alguna parte. Por lo tanto, es a menudo inevitable para especificar límites
artificiales en los bordes del modelo. Cuando estos límites de cuadrícula son lo suficientemente alejado de la zona de interés,
las condiciones artificiales en el límite de cuadrícula no afectan significativamente la capacidad predictiva del modelo. Sin
embargo, el impacto de las fronteras artificiales siempre debe ser probado y documentado en detalle en el informe modelo.
6.5.6 Las condiciones iniciales proporcionan un punto de partida para los cálculos del modelo transitorios. En los modelos de
flujo del agua subterránea numéricos, condiciones iniciales consisten en cabezas hidráulicos especificados para cada nodo del
modelo en el inicio de la simulación. Las condiciones iniciales pueden representar una solución de estado estacionario
obtenida del mismo modelo. Especificar exactamente las condiciones iniciales para los modelos transitorios. Modelos de
estado estacionario no requieren condiciones iniciales.
6.5.7 En el modelado numérico, a cada nodo o elemento se le asigna un valor para cada propiedad hidráulica requerido por el
modelo de flujo de aguas subterráneas. Otros tipos de modelos, como muchos modelos de análisis, especificar los valores de
propiedades homogéneas. Las propiedades hidráulicas más comunes son la conductividad horizontal y vertical hidráulico (o
transitividad) y coeficientes de almacenamiento. Los valores de las propiedades hidráulicas se asignan en el modelo sobre la
base geológica y los datos de prueba del acuífero. En general, los valores de propiedad hidráulicos se asignan en zonas amplias
que tienen características geológicas similares (10). Técnicas geoestadísticas, como kriging, también se usan comúnmente para
asignar valores de propiedad en los nodos de modelo cuando se dispone de datos suficientes.
6.6 La Calibración del modelo de flujo de agua subterránea es el proceso de ajustar los parámetros hidráulicos, las condiciones
de contorno y las condiciones iniciales dentro de rangos razonables para obtener una coincidencia entre los potenciales
observados y simulados, caudales, u otros patrones de calibración. El rango en el que los parámetros del modelo y las
condiciones de contorno pueden variarse está determinada por los datos presentados en el modelo conceptual. En el caso
donde los parámetros están bien caracterizados por mediciones de campo, el rango en el que dicho parámetro varía en el
modelo debe ser consistente con el rango observado en el campo. El grado de concordancia entre las simulaciones de modelos
y mediciones de campo se puede cuantificar mediante técnicas estadísticas (2).
6.6.1 En la práctica, la calibración del modelo se lleva a cabo con frecuencia a través del ajuste de prueba y error de los datos
de entrada del modelo para que coincida con las observaciones de campo (10). Las técnicas automáticas inversas son otro tipo
de procedimiento de calibración ( 11-13). El proceso de calibración continúa hasta que el grado de correspondencia entre la
simulación y el sistema hidrogeológico física sea consistente con los objetivos del proyecto.
6.6.2 La calibración se evalúa a través de análisis de los residuos. Un residual es la diferencia entre la variable observada y
simulada. La calibración puede ser vista como un análisis de regresión diseñado para llevar la media de los residuos cerca de
cero y para reducir al mínimo la desviación estándar de los residuos (10 . Las pruebas estadísticas e ilustraciones que muestran
la distribución de los residuos se presentan para documentar la calibración. Idealmente, los criterios para una calibración
aceptable se deben establecer antes de iniciar la calibración.
6.6.3 Calibración a menudo requiere la reconstrucción de las partes del modelo, lo que resulta en cambios o mejoras en el
modelo conceptual. Ambas posibilidades introducen iteración en el proceso de modelado por el que el modelador de revisita
pasos anteriores para lograr una mejor representación del sistema físico.
6.6.4 Tanto en ensayo - error y técnicas inversas, análisis de sensibilidad desempeñan un papel clave en el proceso de calibración
mediante la identificación de los parámetros que son más importantes para modelar la fiabilidad. El análisis de sensibilidad se utiliza
ampliamente en técnicas inversas para realizar ajustes en los valores de los parámetros de modelo.
6.6.5 Calibración de un modelo de flujo de agua subterránea a un único conjunto de mediciones de campo no garantiza una
solución única. Con el fin de reducir el problema de no unicidad, los cálculos de los modelos pueden ser comparados con otro
conjunto de observaciones de campo que representan un conjunto diferente de condiciones de contorno o tensiones.
cálculos pueden ser comparados con otro conjunto de condiciones de contorno o tensiones. Este proceso se
conoce en la literatura de modelado de las aguas subterráneas, ya sea como validación (1) o de verificación (14,
15). La verificación, término que se adoptó en esta guía. En la verificación del modelo, el modelo calibrado se utiliza
para simular un conjunto diferente de tensiones del acuífero para el que se han realizado mediciones de campo. Los
resultados del modelo se comparan con las mediciones de campo para evaluar el grado de correspondencia. Si la
comparación no es favorable, la calibración adicional orecopilación de datos es requerida. Verificación con éxito del
modelo de flujo subterráneo se traduce en un mayor grado de confianza en las predicciones del modelo. Un modelo
de calibración, pero inverificable todavía puede ser utilizado para llevar a cabo simulaciones de predicción cuando
se combina con un análisis de sensibilidad cuidado (15).
6.7 Análisis de sensibilidad es un método cuantitativo para determinar el efecto de la variación de los parámetros en
los resultados del modelo. El propósito de un análisis de sensibilidad es cuantificar la incertidumbre en el modelo
calibrado causada por la incertidumbre en las estimaciones de los parámetros del acuífero, las tensiones y las
condiciones de contorno (6). Es un medio para identificar las entradas del modelo que tienen la mayor influencia en
la calibración del modelo y las predicciones (1). Realizar análisis de sensibilidad para proporcionar a los usuarios
una comprensión del nivel de confianza en los resultados del modelo e identificar deficiencias en los datos (16).
6.7.1 El análisis de sensibilidad se realiza durante la calibración del modelo y durante los análisis predictivos. Los
medios de modelos de sensibilidad son determinación con parámetros claves y las condiciones de contorno se
deben ajustar durante un calibración del modelo. El análisis de sensibilidad se utiliza en conjunción con
simulaciones de predicción para evaluar el efecto de la incertidumbre de los parámetros en los resultados del
modelo.
6.7.2 Sensibilidad de un parámetro de modelo a menudo se expresa como la tasa relativa de cambio de un cálculo
sigmoidal seleccionada con respecto a dicho parámetro (17). Si un pequeño cambio en el parámetro de entrada o
condición de frontera provoca un cambio significativo en la salida, el modelo es sensible a ese parámetro o
condición de frontera.
6.8 La aplicación del modelo de flujo de agua subterránea a un sitio o un problema particular, a menudo incluye
simulaciones predictivas. Simulaciones predictivas son los análisis de escenarios definidos en el marco de los
objetivos del estudio. Documentar simulaciones predictivas con ilustraciones apropiadas que sean necesarias en el
modelo de informe.
6.8.1Las condiciones de contorno se seleccionan a menudo durante la construcción del modelo en base a
condiciones de flujo de agua subterránea existente o pasado. Condiciones límites utilizados en el modelo calibrado
pueden no ser apropiados para todas las simulaciones de predicción (18). Si las simulaciones del modelo dan como
resultado grandes tensiones hidrológicas o si nuevas tensiones se colocan en proximidad limite a modelar, evaluar
la sensibilidad de las predicciones a las condiciones de contorno. Esto puede producir iteración adicional en el
proceso de modelado.
6.9 En los casos en que el modelo de flujo de agua subterránea se ha utilizado con fines predictivos, un “postaudit”
se puede realizar para determinar la exactitud de las predicciones. Mientras que las calibraciones de modelo y
verificación demuestran que el modelo simula con precisión el comportamiento pasado del sistema, las prueba
“postaudit” si el modelo puede predecir el comportamiento del sistema futuro (15). “Postaudit” se realizan
normalmente varios años después de la presentación del informe de la modelización y por lo tanto se documentan
en un informe separado.
7. Imforme
7.1 El propósito de este modelo de informe es comunicar los resultados, para documentar los procedimientos y
supuestos inherentes al estudio, y para proporcionar información detallada para su revisión. El informe deberá ser
un documento completo que permite opiniones y tomar decisiones para formular su propia opinión en cuanto a la
credibilidad del modelo. El informe debe ser lo suficientemente detallada que un modelador independiente podría
duplicar los resultados del modelo. El modelo de informe debe describir todos los aspectos del modelo del estudio
dando una idea general en esta guía. Una tabla de ejemplo de contenidos para un informe de modelado se presenta
en el anexo XI.

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Modelos de flujo de agua subterránea

  • 1. MODELOS DE FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA 1. ALCANCE 1.1 Esta guía cubre la solicitud y la documentación posterior de un modelo de flujo de agua subterránea de un sitio en particular o problema. En este contexto, "modelo de flujo de aguas subterráneas" se refiere a la aplicación de un modelo matemático para la solución de un problema de flujo de las aguas subterráneas de un sitio específico. 1.2 Esta guía ilustra los principales pasos a seguir en el desarrollo de un modelo de flujo de agua subterránea que reproduce o simula un sistema acuífero que ha sido estudiado en el campo. Esta guía no identifica determinados códigos de computadora, el software o algoritmos utilizados en la investigación de modelado. 1.3 Esta guía ha sido escrita específicamente para modelos de flujo de aguas subterráneas saturada, isotérmico. Los conceptos son aplicables a una amplia gama de modelos diseñados para simular procesos del subsuelo, tales como el flujo variable saturado, flujos de media fractura, el flujo dependiente de la densidad, el transporte de solutos y fenómenos de transporte multifase; Sin embargo, los detalles de estos otros procesos no se describen en esta guía. 1.4 Esta guía no pretende ser exhaustiva. Cada modelo de agua subterránea es único y puede requerir adicionales procedimientos en su desarrollo y aplicación. Todos los análisis adicionales deben estar documentados, sin embargo, en el Informe del modelo. 1.5 Esta guía es parte de una serie de normas sobre las aguas subterráneas solicitudes de modelo. Otras normas se han elaborado en el modelado del medio ambiente, tales como la norma ASTM E 978. 1.6 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es la responsabilidad del usuario de esta norma establecer apropiadas prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de nosotros 1.7 Esta guía ofrece una colección organizada de información o una serie de opciones y no recomienda un curso específico de acción. Este documento no puede sustituir a la educación o la experiencia y debe ser usado en conjunción con juicio profesional. No todos los aspectos de esta guía pueden ser aplicables en cada circunstancia. Esta norma ASTM no está destinada a representar o reemplazar la norma de cuidado por la cual la adecuación de un servicio profesional determinado debe ser juzgado, ni debe este documento ser aplicado sin la consideración de muchos aspectos únicos de un proyecto" en el título de este documento sólo significa que el documento ha sido aprobado a través del proceso de consenso de la ASTM. 2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA 2.1 Normas ASTM:
  • 2. D 653 Terminología Relativa a suelo, las rocas y Contenido de Fluidos E 978 Práctica para la Evaluación de modelos de destino ambiental de Químicos 3. TERMINOLOGÍA 3.1 Definiciones: 3.1.1 verificación mediante la aplicación del conjunto de los valores de los parámetros y las condiciones de contorno de un modelo calibrado a aproximar aceptablemente un segundo conjunto de datos de campo medidos bajo condiciones hidrológicas similares. 3.1.1.1 Discusión, verificación -Aplicación es ser distinguido de verificación del código, que se refiere a las pruebas de software, la comparación con las soluciones analíticas, y la comparación con otros códigos similares para demostrar que el código representa su fundamento matemático. 3.1.2 Condición limite- una expresión matemática de un estado del sistema físico que limita las ecuaciones del modelo matemático. 3.1.3 Calibración (modelo de aplicación)-el proceso de refinamiento de la representación del modelo del marco hidrogeológico, propiedades hidráulicas y las condiciones de contorno para lograr un grado deseado de correspondencia entre el modelo de simulación y observaciones del sistema de flujo de agua subterránea. 3.1.4 código de ordenador (programa de ordenador)-el montaje de técnicas numéricas, contabilidad, y el lenguaje de control que representa el modelo de aceptación de los datos de entrada e instrucciones para la entrega de la producción. 3.1.5 modelo conceptual-una interpretación o trabajo de descripción de las características y dinámicas del sistema físico. 3.1.6 modelo de flujo subterráneo: la aplicación de un modelo matemático para representar un sistema de flujo de agua subterránea en un sitio específico. 3.1.7 modelo matemático: ecuaciones matemáticas que expresan el sistema físico y que incluyen supuestos simplificadores. La representación de un sistema físico por expresiones matemáticas de la que el comportamiento del sistema se puede deducir con exactitud conocida. 3.1.8 modelo: un conjunto de conceptos en forma de ecuaciones matemáticas que representan la comprensión de un fenómeno natural. 3.1.9 sensibilidad (aplicación del modelo): el grado en que el resultado del modelo se ve afectada por los cambios en una entrada del modelo seleccionado que representa el marco hidrogeológico, propiedades hidráulicas, y las condiciones de contorno.
  • 3. 3.2 Para las definiciones de otros términos utilizados en esta guía, véase la Terminología D 653. 4. Resumen de Guía 4.1 La aplicación de un modelo de flujo de aguas subterráneas ideal sería seguir varios pasos básicos para lograr una representación aceptable del sistema hidrogeológico físico y documentar los resultados del estudio del modelo para el usuario final, que toma las decisiones, o de un regulador. Estos pasos principales son las siguientes: 4.1.1 Definir los objetivos del estudio, 4.1.2 Desarrollar un modelo conceptual, 4.1.3 Seleccione un código de computadora, 4.1.4 Construir un modelo de flujo de aguas subterráneas, 4.1.5 Calibrar el modelo y llevar a cabo el análisis de sensibilidad 4.1.6 Hacer simulaciones predictivas, 4.1.7 Documento de estudio de modelización y 4.1.8 Realizar la auditoría posterior. 4.2 Estas medidas están diseñadas para determinar y documentar la comprensión de un sistema, la transición del modelo conceptual para el modelo matemático, y el grado de incertidumbre en las predicciones del modelo. Los pasos que se presentan en esta guía por lo general se deben seguir en el orden en que aparecen en la guía; Sin embargo, a menudo hay iteración significativa entre los pasos. Se requiere todos los pasos descritos en esta guía para un modelo que simula las condiciones del campo de medición. En los casos en que el modelo sólo se utiliza para comprender un problema conceptualmente, no todos los pasos son necesarios. Por ejemplo, si no se dispone de datos específicos, se omite la etapa de calibración. 5. Importancia y uso 5.1 Según el Consejo Nacional de Investigación, los modelos de aplicaciones son herramientas útiles para: 5.1.1 Asistir en la evaluación de problemas, 5.1.2 Diseñar las medidas correctivas, 5.1.3 Conceptualizar y estudiar los procesos de flujo de agua subterránea, 5.1.4 Proporcionar información adicional para la toma de decisiones, y
  • 4. 5.1.5 Reconocer las limitaciones en la recopilación de datos y guía de nuevos datos. 5.2 Modelos de agua subterránea se emplean rutinariamente en la toma de decisiones sobre la gestión de los recursos ambientales. El modelo de apoyo a estas decisiones deben ser científicamente defendible y las tomas de decisiones deben ser informadas del grado de incertidumbre en las predicciones del modelo. Esto ha llevado a algunos organismos del Estado para desarrollar normas para el modelado de las aguas subterráneas. Esta guía proporciona un marco coherente dentro del cual desarrollar, aplicar y documentar un modelo de flujo de aguas subterráneas. 5.3 Esta guía presenta los pasos seguidos idealmente siempre que se aplique un modelo de flujo de aguas subterráneas. El modelo de flujo de agua subterránea se basará en un modelo matemático que puede utilizar numérica, analítica, o cualquier otra técnica apropiada. 5.4 Esta guía debe ser usada por la práctica de los modeladores de aguas subterráneas y por aquellos que desean proporcionar coherencia en los esfuerzos de modelización realizados bajo su dirección. 5.5 El uso de esta guía para desarrollar y documentar un modelo de flujo de agua subterránea no garantiza que el modelo sea válido. Esta guía sólo describe los pasos necesarios a seguir en el proceso de modelado. Por ejemplo, el desarrollo de un modelo de medio poroso equivalente en terrenos kársticos no puede ser válida si el flujo de agua subterránea significativa tiene lugar en fracturas y canales de solución. En este caso, el modelador puede seguir todos los pasos de esta guía y no terminar con un modelo defendible. 6. Procedimiento 6.1 El procedimiento para la aplicación de un modelo de agua subterránea incluye los siguientes pasos: definir los objetivos de estudio, desarrollar un modelo conceptual, seleccione un código de computadora o algoritmo, construir un modelo de flujo de aguas subterráneas, calibrar el modelo y llevar a cabo el análisis de sensibilidad hacer simulaciones predictivas, documentar el proceso de modelado, y realizar una auditoría posterior. Estos pasos se siguieron generalmente en orden, sin embargo, existe un solapamiento sustancial entre las etapas, y los pasos anteriores son a menudo revisado como nuevos conceptos se exploran o como se obtienen nuevos datos. El enfoque de modelado iterativo puede requerir también la reconceptualización del problema. Un ejemplo de estos circuitos de retroalimentación se muestra en la figura. 1. Estos pasos de modelado básicos se discuten a continuación. 6.2 La definición de los objetivos del estudio es un paso importante en la aplicación de un modelo de flujo de aguas subterráneas. Los objetivos ayudan a determinar el nivel de detalle y la precisión requerida en la simulación del modelo. Completar y detallar los objetivos se especificarán idealmente antes de cualquier actividad de modelado. 6.3 Un modelo conceptual de un flujo de agua subterránea y el sistema hidrológico es una interpretación o descripción de trabajo de las características y la dinámica del sistema físico hidrogeológico. El propósito del modelo
  • 5. conceptual es el de consolidar el sitio y los datos hidrogeológicos e hidrológicos regionales en una serie de suposiciones y conceptos que se puede evaluar cuantitativamente. El desarrollo del modelo conceptual requiere la recolección y análisis de datos hidrogeológicos e hidrológicos pertinentes al sistema del acuífero bajo investigación. Existen guías y prácticas estándar que describen métodos para la obtención de datos hidrogeológicos e hidrológicos. 6.4 El modelo conceptual identifica y describe los aspectos importantes del sistema físico hidrogeológico, incluyendo: el marco geológico e hidrológico, el tipo de medio (por ejemplo, fractura o porosidad), los procesos físicos y químicos, propiedades hidráulicas, y las fuentes y sumideros (balance hídrico). Estos….. 6.3.1 El modelo conceptual identifica y describe los aspectos importantes del sistemafisico hidrogeológico, incluyendo: el marco geológico e hidrológico, tipos de medios (por ejemplo, fractura o poros), procesos físicos y químicos, propiedades hidráulicas, las fuentes y sumideros (balance hídrico). Estos componentes del modelo conceptual pueden describirse ya sea en un documento separado o como un capítulo del modelo de informe. Incluye ilustraciones, en su caso, para apoyar la descripción, por ejemplo, mapas de contorno, secciones transversales, o block diagramas, o combinación de los mismos. Cada aspecto del modelo conceptual se describe como sigue: 6.3.1.1 el marco geológico es la distribución y configuración de acuíferos y unidades de confinamiento. De interés primario son el espesor, la continuidad, la litología, y la estructura geológica de aquellas unidades que son relevantes para el propósito del estudio. El sistema acuífero de dominio, que puede estar compuesto de los acuíferos interconectados y unidades de confinamiento, a menudo se extiende más allá del dominio de interés. En este caso, describir el sistema acuífero en detalle dentro del dominio de interés y al menos en general en otros lugares. Analizar los resultados del marco geológico en los listados, tabulaciones, o mapas, o combinación de los mismos, del espesor, extensión y propiedades de cada acuífero pertinente y la unidad de confinamiento. 6.3.1.2 El marco hidrológico en el modelo conceptual incluye las extensiones físicas del sistema acuífero, el impacto hidrológico o control del flujo del sistema de aguas subterráneas, análisis de las direcciones de flujo del agua subterránea y tipo de material. El modelo conceptual debe abordar el grado en que el sistema de acuífero se comporta como un medio poroso. Si el sistema acuífero se fractura o solutioned de manera significativa, el modelo conceptual debe abordar estas cuestiones. El marco hidrológico también incluye los límites del sistema de flujo que pueden no ser físicos y pueden cambiar con el tiempo, como las divisiones de aguas subterráneas. Las mediciones de fluidos potenciales (head) permiten evaluar la velocidad y dirección del flujo de las aguas subterráneas. Además, el modelo matemático se calibra normalmente contra estos valores (véase 6.5). Las mediciones del nivel de agua en el sistema de aguas subterráneas se tabulan, tanto espacial como temporalmente. Este análisis del sistema de flujo incluye la evaluación de los gradientes verticales y horizontales, la delimitación de las divisiones de aguas subterráneas, y la cartografía de las líneas de flujo. 6.3.1.3 Las propiedades hidráulicas incluyen las características transmisivas y almacenamiento del sistema acuífero. Los ejemplos específicos de las propiedades hidráulicas incluyen transmisividad, conductividad hidráulica, coeficiente de almacenamiento y rendimiento específico. Las propiedades hidráulicas pueden ser homogéneas o heterogéneas en todo el dominio del modelo. Algunas propiedades, como la conductividad hidráulica, también pueden tener
  • 6. direccionalidad, es decir, la propiedad puede ser anisotrópico. Es importante documentar las mediciones de campo y de laboratorio de estas características en el modelo conceptual para establecer límites o rangos aceptables para guiar la calibración del modelo. 6.3.1.4 Las fuentes y los sumideros de agua en el sistema acuífero afectan el patrón del flujo del agua subterránea. Los ejemplos más comunes de las fuentes y sumideros incluyen bombeo o pozos de inyección, la infiltración, la evapotranspiración, drenajes, fugas a través de las capas de confinamiento y el flujo desde o hacia la superficie los cuerpos de agua. Identificar y describir uentes y sumideros dentro del sistema acuífero en el modelo conceptual. La descripción incluye los precios y la variabilidad temporal de las fuentes y sumideros. Un aporte de agua se debe desarrollar como parte del modelo conceptual. 6.3.2 Proporcionar un análisis de las deficiencias en los datos y las posibles fuentes de error en el modelo conceptual. El modelo conceptual general contiene las áreas de incertidumbre debido a la falta de datos sobre el terreno. Identificar estas áreas y su importancia para el modelo conceptual evaluado con respecto a los objetivos del proyecto. En los casos en que el sistema puede ser conceptualizado en más de una manera, estos modelos conceptuales alternativos deben ser descritos y evaluados. 6.4 La selección del código de ordenador es el proceso de elegir el algoritmo de software pertinente u otra técnica de análisis, capaz de simular las características del sistema hidrogeológico físico, como se identifica en el modelo conceptual. El código de ordenador también debe ser probado para el uso previsto y estar bien documentado (3-5). 6.4.1 Otros factores que también pueden ser considerados en el proceso de toma de decisiones, tales como la experiencia del modelo del analista y los que se describen a continuación para la construcción del modelo. Los aspectos importantes del proceso de construcción del modelo, como la dimensionalidad, determinarán las capacidades del código informático necesario para el modelo. Brindar una narrativa en el informe que justifica el modelado del código informático seleccionado para el estudio del modelo. 6.5 La construcción del modelo de flujo de agua subterránea es el proceso de transformar el modelo conceptual en una forma matemática. El modelo de flujo de aguas subterráneas normalmente se compone de dos partes, el conjunto de datos y el código informático. El proceso de construcción del modelo incluye la construcción del conjunto de datos utilizado por el código informático. Componentes fundamentales del modelo de flujo de aguas subterráneas incluyen: dimensionalidad, discretización, los límites y las condiciones iniciales y las propiedades hidráulicas. 6.5.1 La dimensionalidad espacial se determina tanto por los objetivos de la investigación y por la naturaleza del sistema de flujo de agua subterránea. Por ejemplo, los estudios de modelos conceptuales pueden utilizar soluciones simples de una dimensión con el fin de probar concepciones alternativas. El modelado bidimensional puede estar justificado si los gradientes verticales son insignificantes. Si las gradientes verticales son importantes o si hay varios acuíferos en el sistema de flujo, una sección transversal de dos dimensiones o (casi) modelo tridimensional puede ser apropiado. Un enfoque cuasi-tridimensional es una en la que “acuitardos” no se discretizan explícitamente pero son aproximadas usando un término de fuga (6).
  • 7. 6.5.1 La dimensionalidad espacial se determina tanto por los objetivos de la investigación y por la naturaleza del sistema de flujo de agua subterránea. Por ejemplo, los estudios de modelos conceptuales pueden utilizar soluciones simples de una dimensión con el fin de probar concepciones alternativas. El modelado bidimensional puede estar justificado si los gradientes verticales son insignificantes. Si los gradientes verticales son importantes o si hay varios acuíferos en el sistema de flujo, una sección transversal de dos dimensiones o (cuasi -) modelo tridimensional puede ser apropiado. Un enfoque cuasi - tridimensional es una en la que acuitardos no se discretizan explícitamente pero son aproximadas usando un término de fuga (6). 6.5.2 La dimensionalidad temporal es la posibilidad de elegir entre las condiciones de equilibrio o el flujo transitorio. Simulaciones en estado de equilibrio producen resultados promedio o a largo plazo y requieren que un caso de equilibrio verdadero sea físicamente posible. El Análisis de transitorios se realizan normalmente cuando las condiciones de contorno son variados a través del tiempo o cuando los objetivos del estudio requieren respuestas en más de un punto en el tiempo. 6.5.3 En los modelos numéricos, discretización espacial es un paso crítico en el proceso de construcción del modelo (6). En general, la discretización más fina produce una solución más exacta a las ecuaciones gobernantes. Hay límites prácticos para el número de nodos, sin embargo. Con el fin de lograr resultados aceptables con el mínimo número de nodos, la malla del modelo puede requerir discretización más fina en las áreas de interés o donde hay grandes cambios espaciales en parámetros del acuífero o gradiente hidráulico. En el diseño de un modelo numérico, es aconsejable para localizar los nodos tan cerca como sea posible a los pozos de bombeo, para localizar los bordes del modelo y los límites hidrológicos con precisión, y para evitar grandes contrastes en espaciamientos nodales adyacentes (7). 6.5.4 La discretización temporal es la selección del número y tamaño de pasos de tiempo para el periodo de simulaciones transitorias de modelos numéricos. Elija pasos de tiempo o intervalos para minimizar los errores causados por los cambios bruscos de las condiciones de contorno. Generalmente, los pequeños pasos de tiempo se utilizan en la proximidad de tales cambios para mejorar la precisión (8). Algunos esquemas numéricos con el tiempo ponen restricciones adicionales sobre el tamaño máximo de paso de tiempo, debido a la estabilidad numérica. 6.5.5 La Especificación de las condiciones de contorno del modelo de flujo subterráneo significa asignar un tipo de límite a cada punto de la superficie límite tridimensional del sistema de acuíferos, las fuentes internas y sumideros (9). Las Condiciones de frontera caen en una de cinco categorías: Cabeza especificada o Dirichlet, flujo de Neumann o especificado, y las condiciones de contorno mixtas o de Cauchy, límite de la superficie libre, y la cara de filtraciones especificado. Es deseable incluir sólo los límites hidrológicos naturales como condiciones de contorno en el modelo. La mayoría de los modelos numéricos, sin embargo, utilizan una cuadrícula que debe terminar en alguna parte. Por lo tanto, es a menudo inevitable para especificar límites artificiales en los bordes del modelo. Cuando estos límites de cuadrícula son lo suficientemente alejado de la zona de interés, las condiciones artificiales en el límite de cuadrícula no afectan significativamente la capacidad predictiva del modelo. Sin embargo, el impacto de las fronteras artificiales siempre debe ser probado y documentado en detalle en el informe modelo. 6.5.6 Las condiciones iniciales proporcionan un punto de partida para los cálculos del modelo transitorios. En los modelos de flujo del agua subterránea numéricos, condiciones iniciales consisten en cabezas hidráulicos especificados para cada nodo del
  • 8. modelo en el inicio de la simulación. Las condiciones iniciales pueden representar una solución de estado estacionario obtenida del mismo modelo. Especificar exactamente las condiciones iniciales para los modelos transitorios. Modelos de estado estacionario no requieren condiciones iniciales. 6.5.7 En el modelado numérico, a cada nodo o elemento se le asigna un valor para cada propiedad hidráulica requerido por el modelo de flujo de aguas subterráneas. Otros tipos de modelos, como muchos modelos de análisis, especificar los valores de propiedades homogéneas. Las propiedades hidráulicas más comunes son la conductividad horizontal y vertical hidráulico (o transitividad) y coeficientes de almacenamiento. Los valores de las propiedades hidráulicas se asignan en el modelo sobre la base geológica y los datos de prueba del acuífero. En general, los valores de propiedad hidráulicos se asignan en zonas amplias que tienen características geológicas similares (10). Técnicas geoestadísticas, como kriging, también se usan comúnmente para asignar valores de propiedad en los nodos de modelo cuando se dispone de datos suficientes. 6.6 La Calibración del modelo de flujo de agua subterránea es el proceso de ajustar los parámetros hidráulicos, las condiciones de contorno y las condiciones iniciales dentro de rangos razonables para obtener una coincidencia entre los potenciales observados y simulados, caudales, u otros patrones de calibración. El rango en el que los parámetros del modelo y las condiciones de contorno pueden variarse está determinada por los datos presentados en el modelo conceptual. En el caso donde los parámetros están bien caracterizados por mediciones de campo, el rango en el que dicho parámetro varía en el modelo debe ser consistente con el rango observado en el campo. El grado de concordancia entre las simulaciones de modelos y mediciones de campo se puede cuantificar mediante técnicas estadísticas (2). 6.6.1 En la práctica, la calibración del modelo se lleva a cabo con frecuencia a través del ajuste de prueba y error de los datos de entrada del modelo para que coincida con las observaciones de campo (10). Las técnicas automáticas inversas son otro tipo de procedimiento de calibración ( 11-13). El proceso de calibración continúa hasta que el grado de correspondencia entre la simulación y el sistema hidrogeológico física sea consistente con los objetivos del proyecto. 6.6.2 La calibración se evalúa a través de análisis de los residuos. Un residual es la diferencia entre la variable observada y simulada. La calibración puede ser vista como un análisis de regresión diseñado para llevar la media de los residuos cerca de cero y para reducir al mínimo la desviación estándar de los residuos (10 . Las pruebas estadísticas e ilustraciones que muestran la distribución de los residuos se presentan para documentar la calibración. Idealmente, los criterios para una calibración aceptable se deben establecer antes de iniciar la calibración. 6.6.3 Calibración a menudo requiere la reconstrucción de las partes del modelo, lo que resulta en cambios o mejoras en el modelo conceptual. Ambas posibilidades introducen iteración en el proceso de modelado por el que el modelador de revisita pasos anteriores para lograr una mejor representación del sistema físico. 6.6.4 Tanto en ensayo - error y técnicas inversas, análisis de sensibilidad desempeñan un papel clave en el proceso de calibración mediante la identificación de los parámetros que son más importantes para modelar la fiabilidad. El análisis de sensibilidad se utiliza ampliamente en técnicas inversas para realizar ajustes en los valores de los parámetros de modelo.
  • 9. 6.6.5 Calibración de un modelo de flujo de agua subterránea a un único conjunto de mediciones de campo no garantiza una solución única. Con el fin de reducir el problema de no unicidad, los cálculos de los modelos pueden ser comparados con otro conjunto de observaciones de campo que representan un conjunto diferente de condiciones de contorno o tensiones. cálculos pueden ser comparados con otro conjunto de condiciones de contorno o tensiones. Este proceso se conoce en la literatura de modelado de las aguas subterráneas, ya sea como validación (1) o de verificación (14, 15). La verificación, término que se adoptó en esta guía. En la verificación del modelo, el modelo calibrado se utiliza para simular un conjunto diferente de tensiones del acuífero para el que se han realizado mediciones de campo. Los resultados del modelo se comparan con las mediciones de campo para evaluar el grado de correspondencia. Si la comparación no es favorable, la calibración adicional orecopilación de datos es requerida. Verificación con éxito del modelo de flujo subterráneo se traduce en un mayor grado de confianza en las predicciones del modelo. Un modelo de calibración, pero inverificable todavía puede ser utilizado para llevar a cabo simulaciones de predicción cuando se combina con un análisis de sensibilidad cuidado (15). 6.7 Análisis de sensibilidad es un método cuantitativo para determinar el efecto de la variación de los parámetros en los resultados del modelo. El propósito de un análisis de sensibilidad es cuantificar la incertidumbre en el modelo calibrado causada por la incertidumbre en las estimaciones de los parámetros del acuífero, las tensiones y las condiciones de contorno (6). Es un medio para identificar las entradas del modelo que tienen la mayor influencia en la calibración del modelo y las predicciones (1). Realizar análisis de sensibilidad para proporcionar a los usuarios una comprensión del nivel de confianza en los resultados del modelo e identificar deficiencias en los datos (16). 6.7.1 El análisis de sensibilidad se realiza durante la calibración del modelo y durante los análisis predictivos. Los medios de modelos de sensibilidad son determinación con parámetros claves y las condiciones de contorno se deben ajustar durante un calibración del modelo. El análisis de sensibilidad se utiliza en conjunción con simulaciones de predicción para evaluar el efecto de la incertidumbre de los parámetros en los resultados del modelo. 6.7.2 Sensibilidad de un parámetro de modelo a menudo se expresa como la tasa relativa de cambio de un cálculo sigmoidal seleccionada con respecto a dicho parámetro (17). Si un pequeño cambio en el parámetro de entrada o condición de frontera provoca un cambio significativo en la salida, el modelo es sensible a ese parámetro o condición de frontera. 6.8 La aplicación del modelo de flujo de agua subterránea a un sitio o un problema particular, a menudo incluye simulaciones predictivas. Simulaciones predictivas son los análisis de escenarios definidos en el marco de los objetivos del estudio. Documentar simulaciones predictivas con ilustraciones apropiadas que sean necesarias en el modelo de informe. 6.8.1Las condiciones de contorno se seleccionan a menudo durante la construcción del modelo en base a condiciones de flujo de agua subterránea existente o pasado. Condiciones límites utilizados en el modelo calibrado pueden no ser apropiados para todas las simulaciones de predicción (18). Si las simulaciones del modelo dan como
  • 10. resultado grandes tensiones hidrológicas o si nuevas tensiones se colocan en proximidad limite a modelar, evaluar la sensibilidad de las predicciones a las condiciones de contorno. Esto puede producir iteración adicional en el proceso de modelado. 6.9 En los casos en que el modelo de flujo de agua subterránea se ha utilizado con fines predictivos, un “postaudit” se puede realizar para determinar la exactitud de las predicciones. Mientras que las calibraciones de modelo y verificación demuestran que el modelo simula con precisión el comportamiento pasado del sistema, las prueba “postaudit” si el modelo puede predecir el comportamiento del sistema futuro (15). “Postaudit” se realizan normalmente varios años después de la presentación del informe de la modelización y por lo tanto se documentan en un informe separado. 7. Imforme 7.1 El propósito de este modelo de informe es comunicar los resultados, para documentar los procedimientos y supuestos inherentes al estudio, y para proporcionar información detallada para su revisión. El informe deberá ser un documento completo que permite opiniones y tomar decisiones para formular su propia opinión en cuanto a la credibilidad del modelo. El informe debe ser lo suficientemente detallada que un modelador independiente podría duplicar los resultados del modelo. El modelo de informe debe describir todos los aspectos del modelo del estudio dando una idea general en esta guía. Una tabla de ejemplo de contenidos para un informe de modelado se presenta en el anexo XI.