Upscaling and Inverse Modeling of Groundwater Flow and Mass ...

Resumen
La necesidad de reducir el coste computacional de los modelos estocásticos
de flujo de agua subterránea y de transporte de masa en acuíferos requieren
técnicas de escalado eficaces que puedan transferir la heterogeneidad de una
escala fina a otra gruesa, mientras que al mismo tiempo preserven el comportamiento
en cuanto a flujo y transporte. Además, debido a la escasez de datos,
comúnmente se utiliza la modelación inversa para calibrar los parámetros para
el condicionamiento de los modelos tanto a medidas directas como a medidas
indirectas, siempre con el objetivo de reducir la incertidumbre de las predicciones
de flujo y transporte. En este trabajo, se ha desarrollado una técnica
de escalado que se ha aplicado a un ejemplo de sintético y a un caso real, después,
se ha acoplado el escalado con el filtro de Kalman de conjuntos (EnKF,
un método de modelación inversa) para resolver un problema inverso en un
acuífero del que se dispone de datos a una escala muy pequeña y, por último,
el EnKF y su variante el EnKF con transformación gausiana, se usa para el
análisis de medios multigausianos y no multigausianos. El trabajo desarrollado
en esta tesis puede agruparse en tres bloques.
En el primer bloque, se han revisado las técnicas de escalado que utilizan
una media simple, el método laplaciano simple, el laplaciano con piel y el escalado
con mallado no uniforme y se han evaluado en un ejercicio tridimensional
de escalado de la conductividad hidráulica. El campo usado como referencia
es una realización condicional a escala fina de la conductividad hidráulica del
experimento de macrodispersión realizado en la base de la fuerza aérea estadounidense
de Columbus en Misuri (MADE en su acrónimo inglés). Esta
realización se había generado mediante un variograma con efecto agujero y se
había demostrado que el flujo y el transporte, a la escala fina, pueden reproducir
el comportamiento no fickiano de la difusión del penacho contaminante
de tritio. El objetivo de esta sección es doble, primero, comparar la efectividad
de diferentes técnicas de escalado para producir modelos capaces de reproducir
el comportamiento observado del movimiento del penacho de tritio, y segundo,
demostrar y analizar las condiciones bajo las cuales el escalado puede proporcionar
un modelo a una escala gruesa en el que el flujo y el transporte puedan
predecirse con al ecuación de advección-dispersión en condiciones aparentemente
no fickianas. En concreto, el uso de la técnica de escalado basada en
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