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Nuevas técnicas de caracterización hidráulica de la Zona No Saturada del suelo para simular realidades
virtualesvirtuales
Mireia Fontanet AmbròsInstitut Cartogràfic i Geològic de Catalunya
13 junio 2014
Índice
• Presentación
• Objetivos de la caracterización.
• Métodos usuales de caracterización de la ZNS.
• Nuevos métodos de caracterización.• Nuevos métodos de caracterización.
• Presentación de datos obtenidos con los nuevos métodos.
• Simulación de una balsa de infiltración con los datos.
• Conclusiones.
Mireia Fontanet Ambròs 13 Junio de 2014 ICGC
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Caracterización hidráulica ZNS.
Simulación de realidades virtuales.
MIREIA FONTANET AMBRÒS
Hidrogeóloga
mireia@lab-ferrer.com
+34 973 532 110
Mireia Fontanet Ambròs 13 Junio de 2014 ICGC
Objetivos de la caracterización de la ZNS
¿Para qué queremos caracterizar hidráulicamente un suelo?
• Información experimental de suelo.
• Información directa.
• Descripción del suelo.
• Simulación de situaciones concretas.
• Los procesos de la ZS dependen de la ZNS.
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Parámetros hidráulicos para la caracterización
• Curva de Retención de Humedad (CRH)• Θs, Θr, Θcc, Θpmp, Ψe.
• Curva Conductividad Hidráulica No Saturada (CCNSat)• CNSat en función del contenido volumétrico agua o succión.• CNSat en función del contenido volumétrico agua o succión.
• Conductividad Saturada
• Densidad aparente
• Granulometría y contenido en materia orgánica
• Conductividad eléctrica.
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Métodos usuales de caracterización hidráulica del suelo
• Placa de presión• Puntos puntuales de succión con contenido en humedad.• Varios días de equilibrio de las muestras.• Medidas directas de la muestra.• Método fácil y económico.
• Funciones de edafo - transferencia• Análisis textural y contenido de materia orgánica.• Los parámetros no provienen directamente de la muestra
(estimación de los parámetros)• Fácil, económico y rápido.
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Novedades en la caracterización
• Obtención de datos de alta repetitividad.
• Medidos directamente de la muestra.
• Se puede realizar una caracterización hidráulica completa dela muestra.la muestra.
• Con 4 – 5 días se obtiene la caracterización
completa.
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Nuevos métodos de caracterización hidráulica del suelo
• Hyprop
• WP4c
• Ksat
• Hyprop Fit
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Hyprop
• Método evaporimétrico
• 0 - -85 KPa (parte húmeda de la CRH)• Muestra inalterada
• Precisión de ±1,5 KPa.Precisión de ±1,5 KPa.
• CRH
• CCHNSat
• Porosidad
• Densidad aparente
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WP4c
• Método de Punto de Rocío.
• 0,1 – 300 MPa
• Muestra alterada• Muestra alterada
• Medidas puntuales de potencial mátrico y osmótico.
• Parte más seca de la CRH
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WP4c: funcionamiento
Infrared SensorMirror
Optical SensorFan
Sample
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KSat
• Ley de Darcy.
• Muestra inalterada
• 0,1 cm/d – 10000 cm/d
• Conductividad Hidráulica Saturada.
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Tratamiento de los datos
• Programa HYPROP Fit 2.01- Importa datos Hyprop
2- Calcula la CRH y CCHNSat
3- Permite añadir los puntos del WP4c3- Permite añadir los puntos del WP4c
4- Ajusta a un modelo matemático
5- Exportar datos
Descarga gratuita en www.ums-muc.de
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Unión de datos Hyprop + WP4c
• Completar la CRH
• Hyprop Fit software
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Simulación de la recarga de un acuífero a partir de una balsa de acuífero a partir de una balsa de
infiltración artificial
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Simulación de la recarga de una balsa artificial
a) Sin colmatación de la balsa de infiltración.b) Con colmatación de la balsa de infiltración.
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Simulación de la recarga de una balsa artificiala) Sin colmatación de la balsa de infiltración.
Se quiere simular cuál será la recarga que tendrá un acuífero libre con una balsa de infiltración artificial.
Puntos de inicio:Puntos de inicio:Profundidad acuífero 5 m1 material (arena)2 m de columna de aguaPerfil en equilibrioSimulación 2 días
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Simulación de la recarga de una balsa artificiala) Sin colmatación de la balsa de infiltración.
Ks = 1400 cm/d
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Drenaje acumulado en la base del perfil
Recarga acuífero libre:
1300mm
-60
-40
-20
0
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-140
-120
-100
-80
-60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Tiempo [días]
Infiltración acumulada
Infiltración acumulada:
2000 mm al día 1150
200
100% columna de agua infiltrada
Mireia Fontanet Ambròs 13 Junio de 2014 ICGC
0
50
100
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Tiempo [días]
Simulación de la recarga de una balsa artificialb)Con colmatación de la balsa de infiltración.
Se quiere simular cuál será la recarga que tendrá un acuífero libre en el caso de que se haya depositado una capa de material fino colmatando la balsa.
Puntos de inicio:Profundidad acuífero 5 m2 materiales
- Arcilla (0,1m)- Arena (4,9m)
2 m de columna de aguaPerfil en equilibrio
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Simulación de la recarga de una balsa artificialb)Con colmatación de la balsa de infiltración.
Material 1
Ks = 1400 cm/d Medida con el KSat
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Simulación de la recarga de una balsa artificialb)Con colmatación de la balsa de infiltración.
Material 2
Ks = 12 cm/d Medida con el KSat
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Drenaje acumulado en la base del perfil
Recarga acuífero libre:
1000mm-40
-20
0
1000mm
Mireia Fontanet Ambròs 13 Junio de 2014 ICGC
-100
-80
-60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Tiempo [días]
Infiltración acumulada
Infiltración:
2000 mm 150
200
100% de columna de agua infiltrada un día más tarde
Mireia Fontanet Ambròs 13 Junio de 2014 ICGC
0
50
100
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Tiempo [días]
Variaciones1- Con las mismas condiciones la presencia o no de 10 cm de arcilla en
superficie, varía un 23% el drenaje acumulado en la base del perfil.
2- Hay un día de retraso entre un caso y otro para que se infiltre toda lacolumna de agua.
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Conclusiones
• Hay que tener una buena caracterización para tener descrito nuestro suelo.
Con los sistemas Hyprop + WP4c + KSat se obtiene la caracterización con 4 – 5 días
• Con esta descripción se puede simular una realidad concreta.
Simulación de realidades virtuales.
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