Trabajo laboratorio Williams Santibañez

7/28/2019 Trabajo laboratorio Williams Santibañez

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UNIVERSIDAD DE SANTAIGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA GEOGRAFICA

Nombre: Williams Santibañez L.

Profesor: Álvaro San Martín

HIDROLOGÍA E HIDRÁULICAINFORME DE LABORATORIO



Introducción

La hidrología se ha desarrollado como ciencia en respuesta a la necesidad de comprender

el complejo sistema hídrico de la Tierra y ayudar a solucionar los problemas referentes al

agua, por otro lado La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del

estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos; gracias a estos dos conceptos es

posible comprender mejor el porqué de la realización de trabajos como el presentado en

el siguiente informe, el cual consiste en la reducción de la permeabilidad de la zona de

Casa Blanca para la obtención de un análisis comparativo que defina supuestos en el caso

de una realización verdadera en terreno.

Igualmente el estudio de Hidrogeológico es de vital importancia en zonas donde estas sonutilizadas como fuente de suministro como en el caso de un pozo o en zonas donde existe

la posibilidad de amenazas como inundación o fuentes contaminantes.

En el siguiente informe se disminuirá la permeabilidad de la zona de Casa Blanca en un

tercio de su valor original por medio del software Visual Madflow 3.1, programa el cual

simula el flujo de aguas subterráneas, generando la evolución de los niveles de esta en

condiciones específicas como bombeos o infiltración de las precipitaciones.

Finalmente se realizara un análisis y conclusiones referidas a las comparaciones de los

datos obtenidos en cada una de las situaciones estudiadas.



Desarrollo

Para lograr la comprensión completa del análisis comparativo entre modelos, es de

necesidad la contemplación y explicación detallada de los pasos realizados en el software

Visual Modflow 3.1 mostrando de esta forma los pasos desarrollados para modelo

original de Casa Blanca e igualmente para el modelo con la variación de su permeabilidad

en un tercio del modelo base con la ayuda de imágenes obtenidas a través del desarrollo

del trabajo.

Modelo Original

En primer lugar se debió tener acceso a la carpeta de trabajo entregado en clases,

modelomodflow, la cual contenía la información necesaria de la zona de Casa Blanca, a la

cual se tuvo acceso “abriendo” el programa Visual Modflow 3.1 e insertando el archivo

observado en la carpeta (CASABLANCA.vmf) generando de esta forma la visualización de la

zona de estudio.

Imagen 1: Visualización de zona de estudio, Elaboración Propia.Fuente: Visual Modflow 3.1



Luego de la eliminación de la grilla, realizado en el paso anterior, se procedió a la

identificación y visualización de las distintas zonas de estudio en Casa Blanca, para lo cual

se realizó un “click” sobre la herramienta “Zbud” situada en el menú superior.

Imagen 3: Visualización de Zonas de Casa Blanca, Elaboración Propia.Fuente: Visual Modflow 3.1

Posteriormente se realizó un trazado en la zona de estudio, en este caso la zona 3 de color

verde, El trazado fue realizado por medio de la herramienta “Annotation”, dando click a

“add” y añadiendo una línea en “add line”, este proceso de trazado se utilizó para

posteriormente obtener una mejor visualización de la zona de estudio.



Imagen 4: delimitación de zona, Elaboración Propia.

Fuente: Visual Modflow 3.1

Realizado la delimitación de la zona de estudio, se procedió a la verificación de los

diferentes fundos existentes en la región, estos visualizado por medio de la herramienta

“Over Lay” y generando un “Tiket” en “Obs-Head”, mostrando de este modo que los

fundos dentro de la zona de estudio correspondentes a Fundo La Vega y Fundo Tapihue.

Identificada la zona y los fundos en estudio se procedió a la visualización de lapermeabilidad en la zona, dando click a “Properties” localizado en la barra de

herramientas superior y posteriormente a “Conductivity”.



Imagen 5: Visualización de permeabilidad, Elaboración Propia


Visualizada la permeabilidad de la zona se procedió a generar la visualización de gráficos,

para esto se hizo “correr el programa”, primeramente saliendo de la visualización de

permeabilidad por medio de “Main Menu” en la barra de herramientas inferior o

presionando F10, para luego presionar el botón “Run” en la barra de herramientas

superior y seleccionar el tipo de flujo, que en este caso es transitorio, por lo cual seseleccionó “Transient Flow”.

Seleccionado el tipo de flujo se realizó un click en la barra de herramientas superior en el

botón “MODFLOW 96” y posteriormente en “Initial Head”, la cual genera una nueva

ventana de la cual se seleccionó “Previous visual MODFLOW Run” para posteriormente

seleccionar el archivo “h_ini.HDS” y seleccionar el tiempo de salida en días, periodo y

paso del tiempo para el funcionamiento correcto del programa.

Finalmente dando click a “Run”, genera una nueva ventana, de la cual fueron

seleccionados “MDFLOW 96” y “ZoneBudget”, para posteriormente presionar el botón

“Translate & Run” logrando así una representación gráfica referente a la permeabilidad de

todas la zona de Casa Blanca.



Gráficos Casa Blanca

Imagen 6: Grafico de Cambio residual max vs Iteraciones numéricas de Casa Blanca, Elaboración Propia


Imagen 7: Grafico Zonas de Presupuesto dentro de Casa Blanca, Elaboración Propia




Posteriormente se realizó la visualización de gráficos para los diferentes fundos situados

en Casa Blanca, para esto luego de cerrada la ventana generada por los gráficos anteriores

y presionando F10, se realizó un click en “Ouput” logrando la visualización de los

resultados de la ejecución del estudio, luego se presionó el botón “Graphs”

“Calibration” “Head”, generando de esta forma una nueva ventana, “Calibration Plots”,

en la cual es posible seleccionar en el costado derecho de la pantalla solo los fundos en

estudio o la visualización de todos ellos, para este caso solo se seleccionaron los Fundos

dela Vega y Tapihue correspondientes a la zona 3 de Casa Blanca y visualizados sus

diferentes gráficos los cuales se pueden cambiar de la barra de herramientas superior.

Imagen 8: Grafico calculado v/s observado




Modelo Variado a un tercio de su permeabilidad original

Al igual que en el modelo anterior fue necesario trazar una línea en la zona 3 de estudio

para luego obtener la visualización de ésta al momento de la visualización de la

permeabilidad en Casa Blanca, con la diferencia que para lograr reducir la permeabilidad

en un tercio de la original fue necesario la identificación asignada por colores de las

permeabilidad en los sectores dentro de la zona de estudio y la creación de nuevos

sectores dentro de esta zona de estudio para asignarles las nuevas permeabilidades, esto

realizado por el botón “Assign” en la barra de herramientas al costado derecho de la

pantalla.

Imagen 11: Visualización de los valores originales de permeabilidad, Elaboración Propia




Para visualizar los diferentes sectores y sus valores de permeabilidad se presionó el botón

“Databese” donde el primer sector modificado fue el de color verde, el cual tenía un

permeabilidad original tanto para Kx como para Ky de 0.22 [m/d] y 0.022 [m/d] para Kz se

modificó dividiendo por 3 los valores, por lo cual las nueva permeabilidades fueron para

Kx y Ky de 0.07 [m/d] y para Kz de 0.007 [m/d], para posteriormente seleccionar el área de

color verde y modificarla con el nuevo sector como se muestra en la imagen.

Imagen 12: Variación de sectores, Elaboración Propia


Este proceso se realizó de la misma manera para los otros sectores, buscando el valor de

la permeabilidad de cada sector dentro de la zona demarcada y dividiéndola por 3, por lo

cual se generaron 5 nuevos sectores con una permeabilidad de un tercio de la

permeabilidad original.



Imagen 13: Sectores a un tercio de permeabilidad original, Elaboración Propia


Realizado el cambio de permeabilidad a un tercio del original se realizó el proceso de

visualización de gráficos para los diferentes fundos situados en Casa Blanca, esto explicado

y realizado con anterioridad, obteniendo los siguientes graficos.

Imagen 14: Grafico calculado v/s Observado




Imagen 15: Histograma de Calibración Residual, Elaboración Propia


Imagen 10: Head Vs Time




Análisis

Lo primero que es posible de analizar incluso sin la necesidad de los datos obtenidos por

el Software Visual Madfolw 3.1, es la relación directa de la permeabilidad con el volumen

de agua que atraviesa una sección de acuífero de ancho unitario en la unidad de tiempo y

bajo la carga hidráulica de un metro (Transmisividad), el cual es posible deducir que por

reducir la permeabilidad en un tercio del valor original, igualmente se reducirá la

transmisividad debido a que esta es igual a la permeabilidad multiplicada por el espesor

saturado del acuífero.

En relación a los datos obtenidos por el Software lo primero que es posible comparar son

los datos entregados en el grafico calculado v/s Observado donde tanto como para losvalores máximos, mínimos y medios residuales (6.719 (m); 0.006 (m); 1.895 (m)) se

redujeron en valores negativos (-9.662 (m) y -0.003 (m) -1.445(m)), pero por otro lado el

RMS normalizado aumento en comparación a los datos originales de 14.408% 14.625%,

al igual que el error estándar de la estimación el cual vario de 0.049 (m) 0.059 (m)

indicando que el error medio cuadrático aumento en el caso de la reducción de la

permeabilidad a un tercio de la original.

Respecto al histograma de calibración residual es fácilmente observable el movimiento

realizado por la frecuencia en relación a la distribución normal, generando en el caso de

los datos originales un valor medio de 1.895428 y en el caso del valor modificado un valor

medio -16.71296 provocando que la frecuencia de estos últimos datos se moviera hacia

derecha producido por la disminución de los valores residuales de la zona de estudio al

reducir la permeabilidad.

Finalmente la comparación entre los gráficos Head vs Time es posible observar elmovimiento vertical de los datos calculados y los observados, donde los datos con la

disminución de la permeabilidad a un tercio de la original, bajaron en consideración a los

observados por la disminución de los nuevos valores.



Conclusión

Para la realización de este estudio existió la necesidad del conocimiento básico del

software Visual Modflow 3.1 e igualmente el conocimiento teórico de hidrología e

hidráulica.

El estudio contemplo la comparación de datos de permeabilidad obtenidos de la zona 3 de

Casa Blanca, ubicada en el pueblo de Lagunillas, provincia de Valparaíso.

Debido a que la permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo

atraviese sin alterar su estructura interna, al momento de reducir esta, como fue en el

caso de este estudio, es posible concluir que la cantidad de agua localizada en un pozo no

se perderá tanto por este motivo, en relación a los datos entregados primeramente en

clases.

En relación a la modelación entregada por el Sofware, estos son dependientes únicamente

de los datos impuestos en este, por lo cual los datos obtenidos en terreno son de vital

necesidad para la generación de un óptimo trabajo y para la obtención de la modelación.

Igualmente es importante el conocimiento y revisión de los datos estadísticos entregados

por el Software y sus características, para la verificación e interpretación de sus

parámetros.

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