Simplificaciones en la modelación de la intrusión marina: validez y alcance

Resumen

La modelación de la intrusión salina ha pasado de ser una herramienta para su comprensión a convertirse en una necesidad para la gestión, sin embargo continúa siendo un reto. A las dificultades inherentes en la modelación del transporte de contaminantes (estimación de los coeficientes de dispersión, complejidad de la geometría de los acuíferos y heterogeneidad en los parámetros hidráulicos), se suma la dependencia de la densidad con la concentración. Esta dependencia causa que el flujo y transporte estén acoplados y den lugar a un problema no-lineal. Las distribuciones heterogéneas de salinidad pueden estar causadas por factores tales como las variaciones en el espesor del acuífero, la heterogeneidad y la variación en la profundidad de los límites del acuífero, entre otros. En acuíferos homogéneos donde la extensión horizontal es elevada en comparación con el espesor, las variaciones en la topografía del fondo pueden convertirse en un factor crítico. La gravedad eficaz está controlada por la pendiente y forma de dicho fondo. Cuando la pendiente lateral es elevada, el flujo vertical puede llegar a ser varios órdenes de magnitud menor que el flujo lateral. La pendiente lateral conduce a un aumento drástico en la penetración de la interfaz, causada por el desarrollo de células de convección sub-horizontales. Estos efectos pueden ser cuantificados mediante un número adimensional de flotación lateral. Debido a que la componente principal de flujo es horizontal, uno esperaría que el flujo vertical fuera de orden menor y, por tanto, despreciable. Desafortunadamente, los flujos verticales producen mecanismos de mezcla que se pierden en el modelo bidimensional en planta. Esto implica discrepancias entre los resultados de los modelos 3D y los modelos 2D en planta. Estos mecanismos pueden ser aproximados por un término adicional en el tensor de dispersión a partir de la integración vertical de las ecuaciones 3D que gobiernan el fenómeno. El modelo 2D en planta resultante aproxima la dinámica tridimensional de la intrusión marina satisfactoriamente.