Significado y funcionamiento
La carga hidráulica expresa la combinación de la elevación y la presión como una longitud. Las diferencias espaciales en la carga hidráulica, en lugar de la pendiente del terreno desde la superficie, determinan el flujo de agua subterránea.
Una mayor conductividad hidráulica permite un mayor flujo con el mismo gradiente de carga hidráulica. Un pozo de bombeo cambia la carga hidráulica y las líneas de flujo de su entorno y, por tanto, las rutas de transporte de contaminantes.
Relaciones y condiciones de validez
El flujo de Darcy es q = -K∇h, mientras que la velocidad media del agua del pozo en un modelo simple es v=q/n. Debido a que la velocidad del segundo término se divide por la porosidad (n), las dos velocidades generalmente difieren.
El transporte real de contaminantes también depende de la adsorción, las reacciones, la heterogeneidad de los estratos y la dispersión. El tiempo de llegada de la simulación corresponde a su umbral de concentración y a las condiciones del acuífero hipotético.
Qué observar en la simulación
El agua fluye hacia una carga hidráulica menor y converge alrededor del pozo. El tiempo de llegada del contaminante depende de la velocidad, la posición, la difusión y el bombeo.
El modelo utiliza una malla de 40x20 con un espaciamiento de 5 m, un espesor de 1 m, un K uniforme, una porosidad n=0.25 y un coeficiente de difusión de 0.2 m²/día. La carga hidráulica está fijada en 11.95/10 m en los límites izquierdo/derecho; los límites superior e inferior son impermeables. Se resuelve una carga hidráulica constante con hasta 12 iteraciones por actualización, deteniéndose después de un total de 1800 iteraciones o cuando el cambio sea menor a 1e-8 m. Se utilizan pasos de tiempo estables para la advección hacia adelante y la difusión conservativa. El tiempo de llegada es un resultado del modelo para un umbral de 0.01 kg en la celda del pozo, no una predicción observacional. Se omiten reacciones, adsorción y capas heterogéneas.
Relaciones y símbolos clave
q=−K∇h · v=q/n · n=0.25
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| K | Conductividad hidráulica | m/día, por ejemplo |
| h | Carga hidráulica | m |
| n | Porosidad | 0~1 |
Ejemplo resuelto
¿Qué ocurre con K=10 m/day, un gradiente de carga hidráulica de magnitud 0.01 y n=0.25?
El tamaño de la velocidad del flujo es K × pendiente = 0,1 m/día y la velocidad del flujo real es q/n = 0,4 m/día. El tiempo para un flujo recto uniforme es distancia/velocidad.
Errores frecuentes
- El agua subterránea no siempre fluye como un río a lo largo del canal grande y abierto dentro del terreno.