Criterios de calidad en la construcción de modelos numéricos

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Los modelos numéricos son representaciones informáticas de la realidad. Su uso es muy difundido para permisos ambientales, estudios de factibilidad y como herramienta de gestión del agua. En este artículo discutiremos los requerimientos de un modelo para que pueda ser una herramienta numérica "válida" que represente el régimen de aguas subterráneas y sirva para la simulación de escenarios predictivos de uso del agua.

 

Criterios de calidad

Los modelos son herramientas en constante mejora, tanto por las herramientas numéricas como por los datos disponibles para su construcción y calibración. A continuación mostraremos una lista de las principales características que tiene que cumplir un modelo para servir como herramienta de gestión del agua subterránea.

 

1. Selección del código adecuado

Para el modelamiento en cuencas andinas se debe considerar un código que pueda representar las descargas del sistema, en especial la evapotranspiración. También se debe asegurar un buen balance entre las entradas y salidas del modelo.

Dependiendo el requerimiento podemos recomendar los siguientes métodos:

  • Para cuencas andinas y modelos regionales: Diferencias finitas con MODFLOW (http://water.usgs.gov/ogw/modflow/)
  • Para medios fracturados con influencia de fracturas: Elementos finitos con SUTRA (water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/sour/)

 

2. Red piezométrica disponible

El modelo no es mejor que la calidad de datos de ingreso. Un modelo debe tener una red piezométrica de 10 a 15 puntos con valores mensuales a lo largo de 1 año. 

El monitoreo continuo de niveles no implica un costo elevado, sólo es cuestión de disciplina y mantener los piezómetros en buen estado. La red piezométrica debe ser uniformemente distribuida sobre el área de estudio y debe ser una mezcla de piezómetros someros (~15m.) y piezómetros profundos (~50m.).

 

3. Discretización del modelo

El tamaño de la malla del modelo debe ser el adecuado para representar el cambio en el régimen de agua subterránea por efecto del requerimiento propuesto. Por ejemplo: Si se evalúa un pozo de bombeo se debe tener una malla de 1 a 5m. alrededor del pozo. Si estamos evaluando las filtraciones de una presa de relaves se debe tener una malla de 20m en el eje de la presa.

 

4. Calibración estática

Existen estadísticas de calibración para la aceptación de los resultados. 

En cuencas con grandes diferencias de elevación se puede usar el NRMS% que es la Raiz Normalizada de los Errores Cuadrados. Un valor menor al 10% es aceptable, sin embargo dependiendo de la experiencia del modelador, un error de 5% es muy común.

En terrenos planos no es conveniente utilizar el NRMS sino utilizar el Error Medio. 

 

5. Calibración dinámica

Esta parte del trabajo de modelamiento depende tanto del modelador como de los datos de ingreso. Algunas veces, o muchas veces, los datos no son suficientes para realizar una calibración dinámica lo que compromete los alcances del estudio.

Para realizar una calibración dinámica se deben tener medidas mensuales tanto de los niveles piezométricos como de los flujos base.

 

6. Simulaciones numéricas

El modelo calibrado sólo sirve para comprender cómo funciona el régimen de agua, y para sacar un balance hídrico en condiciones observadas. El modelo debe ser simulado ante distintos escenarios de explotación. Los horizontes o escenarios de simulación son prolongados debido a la lentitud del flujo de aguas subterráneas, por lo que se tienen:

  • Modelamiento de inundaciones de tajos: Periodo de simulación entre 60 a 90 años
  • Modelamiento de impacto a flujo base: Periodo de simulación hasta 30 años
  • Modelamiento de transporte de contaminantes: Periodo de simulación entre 50 a 300 años

 

Hemos querido que estas recomendaciones sean claras para la mayoría de personas, de tal manera que puedan revisar, evaluar y comentar acerca de la calidad de los trabajos de modelamiento. Los modelos son las mejores herramientas disponibles para la gestión del agua y de deben emplear con responsabilidad.

 

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Posted on April 7, 2016 and filed under Modelamiento, Hidrogeología.