Modelación de parámetros físicos de la ecuación de advección-dispersión utilizando un tanque de experimentación de escala intermedia.

Abstract

"El agua es H 2 O, dos partes de hidrógeno, una parte de oxígeno. Pero contiene también una tercera cosa, que la hace ser agua y nadie conoce".D.H. LAWRENCE (1885LAWRENCE ( -1930, Pensamientos, 1929 Agradecimientos:El presente trabajo ha sido realizado en parte en el marco de la Convocatoria de ayudas de Proyectos de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico, del Ministerio de Educación y Ciencia (proyecto MODTANQ, Ref. REN2003-06989) y del Ministerio de Ciencia e Innovación (MODDISP, Ref. CGL2009-07547). El autor agradece profundamente su apoyo y financiación para realizar este proyecto. También queda en deuda por la colaboración de un número importante de personas que realizaron sugerencias y aportaron soluciones efectivas a la gran variedad de problemas de todo tipo que surgieron a lo largo de este trabajo. Desde la iluminación óptima para la fotografía digital hasta el sellado del tanque de experimentación o el empaquetado del medio, muchas personas han ayudado compartiendo desinteresadamente conocimientos en su campo. Entre ellas, cabe destacar a Carmen Monteagudo, de DIN Fotógrafos, por su ayuda en todo lo relacionado con tratamiento de imagen digital e iluminación. Luis López Chacón, técnico de laboratorio del Departamento de Física Aplicada, que cortó las piezas del primer prototipo y estuvo siempre disponible para cualquier consulta y ayuda. En general, numerosas personas del Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente que con sus comentarios y apoyo, animaron a finalizar este trabajo.i Resumen El proceso de dispersión de solutos en el seno de un medio poroso heterogéneo ha sido el objetivo de numerosas investigaciones en las últimas décadas debido tanto a las limitaciones de las ecuaciones matemáticas que lo describen como a la necesidad de describir y predecir el movimiento de contaminantes en acuíferos reales, con la complejidad derivada de los patrones espaciales de heterogeneidad reales y otras incertidumbres en el conocimiento del medio.Si asumimos que la ecuación clásica de convección-dispersión (AdvectionDispersion Equation, ADE) es válida a escala microscópica, se identifican dos aproximaciones principales. La primera se centra en la búsqueda de parámetros efectivos en el dominio, de forma que la evolución del penacho de contaminante pueda ser predicha con éstos por medio de la ADE. Conforme un penacho evoluciona, va atravesando diferentes heterogeneidades, y a distintas escalas, en su camino, por cuyo efecto va evolucionando el valor del parámetro que rige la dispersión hasta que, teóricamente, a partir de cierto momento llegaría a estabilizarse. Sin embargo, distintos estudios demuestran que no siempre se alcanza un valor asintótico para la dispersividad. Esto se ha achacado tanto al efecto combinado de las distintas conductividades hidráulicas a distintas escalas como a un posible comportamiento no fickiano de la dispersión.Otros autores han demostrado la importancia de modelar adecuadamente la heterogeneidad de la conductividad hidráulica a la...

Evaluation of dispersivity coefficients by means of a laboratory image analysis

“…The second approach is based on image analysis, which allows timelapse images of a tracer to be taken in 2D transparent sand tanks without disturbing the plume evolution. In most cases, tracer evolution was monitored using black and white cameras with low (compared to the present technology) spatial resolution (Aeby et al, 2001;Catania et al, 2008;Gimmi and Ursino, 2004;Huang et al, 2002), or with color digital cameras, but only analyzing the most sensitive color (McNeil et al, 2006) and, later, each color channel (Barrero et al, 2010;Sánchez Fuster, 2012a, 2012b;Castro-Alcala et al, 2012;Persson, 2005;Sánchez Fuster, 2011;Sánchez Fuster et al, 2008). In some cases, tracer experiments were performed using potentially harmful UV light to excite a fluorophore (Barns et al, 2012;Catania et al, 2008;Huang et al, 2002) or using hazardous substances such as Oxazione 170 perchlorate, Methyl Blue, Thymol Blue or Rhodamine (Aeby et al, 2001;Aureli et al, 2011;CastroAlcala et al, 2012;Cirpka et al, 2006;McNeil et al, 2006).…”