Análisis de sensibilidad de un modelo sintético de relación río-acuífero como apoyo a la calibración en grandes regiones

• Autores: Natalia García Bravo
• Directores de la Tesis: Javier Álvarez Rodríguez (dir. tes.), Ángela Potenciano de las Heras (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 289
• Tribunal Calificador de la Tesis: Esperanza Montero González (presid.), Cristina Martín Moreno (secret.), Alvaro Sordo-Ward (voc.), Federico Estrada Lorenzo (voc.), Carolina Guardiola Albert (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Geología e Ingeniería Geológica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Hidrología
      • Aguas subterráneas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El punto de partida de esta tesis es la necesidad, en la normativa actual, de considerar el ciclo hidrológico completo y de representar cada vez más procesos y a mayor detalle y, en particular, las transferencias de agua entre ríos y acuíferos. En concreto, destaca la necesidad de incorporar en los planes hidrológicos de cuenca la estimación cuantitativa, la descripción cualitativa y la distribución temporal de los recursos hídricos naturales y de incluir en el inventario de recursos hídricos naturales las aguas que contribuyan a las aportaciones de los ríos y las que alimenten almacenamientos naturales de agua, superficiales o subterráneos.

    A partir de la consideración del ciclo hidrológico como una entidad única en cuestiones relacionadas con la planificación y la gestión del recurso hídrico, surgen las dificultades técnicas a la hora de unir las distintas fases del ciclo hidrológico y la problemática de su aplicación a grandes regiones. La modelación hidrológica considera el ciclo hidrológico de forma global y para simular los distintos procesos se suelen resolver ecuaciones en derivadas parciales (Freeze y Harlan, 1969). Para la modelación de la fase subterránea se suelen utilizar modelos agregados, que usualmente representan objetivos de la modelación no primordiales. Sin embargo, la posibilidad que ofrecen los modelos distribuidos de incorporar la ecuación de flujo subterráneo al sistema de flujo superficial permite dar más importancia a las transferencias de flujo superficial y subterráneo, considerar la variabilidad espaciotemporal de las relaciones río¿acuífero y evitar la sobreparametrización relacionada con los modelos agregados. La aplicación final de un modelo distribuido a grandes territorios, supone considerar bajas resoluciones espaciales y temporales y flujos subterráneos profundos a escala regional.

    El objetivo de esta tesis se centra en superar la dificultad que conlleva la calibración de un modelo de gran extensión que considere las relaciones río-acuífero de forma distribuida. Para simplificar esta tarea se dispone del análisis de sensibilidad como herramienta útil en cualquier fase de modelación (formulación, calibración y verificación). En este sentido, el análisis de sensibilidad de un modelo de estas características, es decir, distribuido, de baja resolución y que represente el flujo subterráneo a escala regional, permite establecer unas reglas de calibración de modelos de relación río-acuífero aplicables a grandes regiones. Se utiliza, en este caso, en la determinación de la influencia de los factores más relevantes en el proceso de transferencia de flujo entre río y acuífero: la permeabilidad y el coeficiente de goteo del lecho. El modelo y el análisis de sensibilidad se simplifican utilizando para su representación un modelo sintético suficientemente representativo cuyos resultados pueden ser extrapolados a un modelo de gran extensión. El análisis se realiza en una situación de río ganador sobre los resultados de aportación subterránea al río y de piezometría en el acuífero. Se establecen simulaciones de variación de los parámetros analizados de 100 años de duración y se evalúan los resultados en distintos momentos de la simulación. Así, se realiza un análisis de la variación temporal de la sensibilidad de la piezometría y la aportación a la permeabilidad y al coeficiente de goteo del lecho.

    Los principales resultados muestran una mayor sensibilidad del modelo ante las variaciones de la permeabilidad en todos los momentos analizados tanto para los resultados de piezometría como para los de aportación. Aunque menor, se reconoce cierta influencia del coeficiente de goteo del lecho en la aportación al río en los primeros momentos de simulación. Estos primeros resultados son los que utilizan los modelos de evaluación de recursos hídricos y demuestran la necesidad de calibrar de forma adecuada el coeficiente del goteo del lecho dentro del proceso de modelación, además de la permeabilidad.

  • English

    The start point of this thesis is the necessity, in current regulations, of considering the complete hydrological cycle and representing more and more detailed processes. Particularly, the water transferences between rivers and aquifers, due to its quantitative, qualitative and ecolocical importance. In river basin management plans it is compulsory to include, specifically, quantitative estimation, cualitative description and temporal distribution of natural water resource and to include in this inventory, waters that contribute to water volume in rivers and the ones that feed natural water reservoirs, superficial or subterranean...