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Simulación a escala de laboratorio de barreras hidráulicas contra la intrusión salina en acuíferos costeros confinados considerando los efectos de la estratificación del medio

Botero-Acosta, Alejandra (2015) Simulación a escala de laboratorio de barreras hidráulicas contra la intrusión salina en acuíferos costeros confinados considerando los efectos de la estratificación del medio. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

La intrusión salina es un problema agravado por la explotación de acuíferos costeros. La diferencia de densidades entre el agua dulce y salada causa la entrada de esta última al acuífero, formando una cuña salina. Los propósitos de este trabajo fueron; evaluar el desempeño de diferentes barreras hidráulicas (ubicación y tasas de inyección) e incluir los efectos de la estratificación del medio en este problema. Dos sandboxes, de medios homogéneo y estratificado, ambos bajo condiciones de confinamiento, fueron construidos. La litología simplificada del acuífero de Morrosquillo (Colombia) fue implementada a través de los contrastes de permeabilidad y espesor de las capas del medio estratificado. Para esto, se utilizaron tres tipos arena de diferentes conductividades hidráulicas (225 md-1, 13 md-1 y 6 md-1). Ambos montajes fueron utilizados para evaluar el desempeño de las barreras hidráulicas. Posteriormente, una selección de barreras hidráulicas se simuló numéricamente a través del software FEFLOW 6.2. Tanto en el medio homogéneo como en el estratificado, la mayor reducción de la intrusión salina se encontró para inyecciones cercanas al pie de la cuña, estimadas en 46% y 79% para los medios homogéneo y estratificado respectivamente y con tasas de inyección equivalentes a 1.7 y 0.5 veces la recarga del acuífero. En el medio homogéneo, inyecciones realizadas en el 50% y 30% de la posición inicial de la cuña no causaron efectos significativos sobre la misma. La estratificación afectó las líneas de flujo, modificando la formación de la cuña y el desempeño de las barreras hidráulicas, por este motivo, debe ser considerada al analizar el problema de intrusión salina. Asimismo, para mejorar el análisis y diseño de barreras hidráulicas en zonas costeras, es necesario conocer el desarrollo inicial de la cuña., Abstract: Saline intrusion in coastal aquifers is a problem exacerbated by water extractions driven to support population growth. Due to differences in saline and fresh water densities, coastal saltwater tends to enter landward against freshwater flow, developing a wedge at the bottom of the aquifer. The aims of this work were to evaluate the performance of different hydraulic barriers due to varying freshwater injection rates and locations and to assess the effects of aquifer stratification in the wedge development. Two sandboxes were built to simulate confined aquifer conditions including unstratified (homogenous) and stratified configurations. For this latter, the simplified lithology of the Morrosquillo, Colombia aquifer was represented through layer permeability contrasts and layer thickness ratios. For this purpose, three different porous media with contrasting hydraulic conductivities of 225 m d-1, 13 m d-1, and 6 m d-1 were used. Both laboratory setups were employed to assess the effectiveness of hydraulic barriers. Also, physically-based numerical models were developed using FEFLOW 6.2 to simulate selected hydraulic barriers. In both, unstratified and stratified media, the most effective hydraulic barrier was found for freshwater injections near the wedge toe. Reductions in saline intrusion were estimated in 46% and 79% for the experimental configurations (unstratified and stratified), for injection rates of 1.7, and 0.5 times the aquifer recharge rate, respectively. For the unstratified experiments, injections near the 50% and 30% of the initial bottom wedge length did not result in significant effects to saltwater encroachment. On the other hand, stratification affected the wedge development due to changes in the aquifer streamlines, impacting the effectiveness of the hydraulic barrier. Consideration of aquifer stratification is important when performing analysis of hydraulic barriers to control saltwater intrusion in coastal areas. Also, knowledge of the saline wedge development is necessary to improve the analysis and design of hydraulic barriers in coastal areas

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Donado Garzón, Leonardo David
Información adicional:Maestría en Ingeniería - Recursos Hidráulicos / Línea de Investigación: Modelación de Fenómenos y Amenazas Naturales
Palabras clave:Intrusión salina, Barrera hidráulica, Simulación física, Sandbox, Simulación numérica, Saltwater intrusion, Hydraulic barrier, Physical simulation, Numeric simulation
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 51 Matemáticas / Mathematics
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 55 Ciencias de la tierra / Earth sciences & geology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola
Código ID:49704
Enviado por : Alejandra Botero Acosta
Enviado el día :21 Junio 2015 00:22
Ultima modificación:21 Junio 2015 00:22
Ultima modificación:21 Junio 2015 00:22
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