Métodos geomatemáticos de diseño y optimización de ... - alhsud

con el mínimo de estaciones que exhiben la máximarepresentatividad, pero en las que, también, se mide elmenor número de variables en los plazos más largos,garantizando la máxima informatividad posible.Estas técnicas, aplicadas desde la etapa de diseño,conducen a una rigurosa elaboración del modelo conceptualdel sistema hidrológico, de tal modo que pemiten:1. Identificar los factores naturales o inducidosartificialmente, incluidos los de construcción y operaciónde cada estación de monitoreo, que controlan el régimenhidrodinámico de los acuíferos así como los que rigen elproceso de adquisición de la composición química y lacalidad de las aguas.2. Regionalizar adecuadamente los sistemas acuíferosy definir la estructura y composición de las estacionesque conformarán el sistema de prevención hidrogeológicaen cada una de las cuencas subterráneas.3. Precisar las relaciones estímulo-respuesta en elrégimen y la hidrodinámica geoquímica de cada estaciónde monitoreo a fin de definir los instantes e intervalosóptimos de muestreo y las variables a medir, en cadaestación y (o) en cada intervalo de tiempo.Los resultados obtenidos en el diseño y la optimizaciónde redes de monitoreo del régimen y la calidad de lasaguas subterráneas en varias cuencas subterráneas deCuba y México, han permitido la generalización de esteconjunto de novedosos métodos de manera tal que se halogrado:1. Elevar el conocimiento de la estructura interna y delos factores naturales y artificiales que funcionan comooperadores del campo de transformaciones del régimenfísico y la hidrodinámica geoquímica de los sistemasacuíferos ensayados.2. Mejorar los respectivos sistemas de prevenciónhidrogeológica, haciéndolos más eficientes, seguros ydinámicos.3. Disminuir los costos de adquisición, procesamiento,conservación y recuperación de los datos derivados de laoperación de las redes mediante un diseño más eficientede esta.4. Definir el mínimo número de estaciones de monitoreoque satisfagan los requisitos de máxima informatividad almínimo costo posible.5. Identificar los parámetros constructivos de lasestaciones de completamiento de la red y la posición quetales estaciones de monitoreo deben ocupar en el acuíferopara garantizar la representatividad del fenómeno queobservan o de las variables que miden.6. Identificar los mínimos intervalos de muestreo y defrecuencia de las observaciones en cada estación de lared, es decir:a) La frecuencia mínima de mediciones que debenrealizarse en cada uno de ellos sin pérdida notable deinfomatividad o, incluso, con ganancia de esta.b) La definición de las variables que corresponde mediren tales estaciones en cada intervalo de tiempo.En este artículo se resumen aquellas técnicasgeomatemáticas aplicadas por los autores en el diseño yla optimización de las redes de monitoreo del régimen y lacalidad de las aguas subterráneas, en las que se haconsiderado la evaluación de la incertidumbre de los datos,las técnicas de reducción o ampliación de la red demonitoreo, o la regionalización temporo-espacial de lasvariables hidrodinámicas.TÉCNICAS GEOMATEMÁTICASEn la generalización de las observaciones hidrogeológicaso en la cartografía de las propiedades de lossistemas se introducen errores derivados de varias fuentes,entre las que pueden destacarse 1-12 la incertidumbre conque fueron tomados o medidos, las que son propias delos métodos que se emplearon en su cuantificación, o lasque corresponden a los errores vinculados a los métodosde interpolación o extrapolación. Aquellas variables queson medidas directamente no están, tampoco, exentasde errores de distinto tipo: analíticos, instrumentales,sistemáticos, entre otros.Asimismo, la variabilidad espacial de las propiedadesque caracteriza el sistema de aguas subterráneas introduceun número importante de consecuencias negativas en laevaluación de los recursos disponibles y en la toma dedecisiones respecto a la gestión del recurso hídrico. A lavariabilidad espacial, que en principio es una consecuenciadirecta de la heterogeneidad de las rocas y del sistema decolectores conductores de las aguas que circulan por elmacizo, debe añadirse la que es provocada por laanisotropía de las propiedades físicas. También es deesperar una cierta dependencia del tiempo de algunas delas propiedades del campo físico y, obviamente, las quecaracterizan la composición química o la calidad de lasaguas de los acuíferos son variables en las que el tiempoinfluye de manera decisiva. Las técnicas geomatemáticas1,13-25 conducen a la reducción de las fuentes deincertidumbre en la representación y descripción de laspropiedades del sistema.CONTENIDO BÁSICO DE LA METODOLOGÍAEl método geomatemático, fundamentado en las ideasbásicas expresadas por Agterberg, 1 conjuga las técnicasde la teoría de la información, el análisis de distribuciónde frecuencia y de las funciones aleatorias independientes,el análisis factorial y de cluster, la dependencia estadística,el análisis de las variables estacionarias aleatorias ykriging, la estadística de datos orientados, el análisisarmónico, autocorrelatorio y espectral, la matemáticafractal y el análisis de variabilidad espacial de sistemasmultivariados. Tales técnicas se aplican a las seriescronológicas y espaciales de la red de monitoreohidrogeológico y se complementan con variablesgeométricas que describen los detalles constructivos decada estación de monitoreo; la posición absoluta de laestación; la posición relativa de la estación respecto a39