SIMULACION PARA SIMULACION PARA DETERMINAR EL FLUJO DETERMINAR EL FLUJO SUBTERRANEO EN EL SUBTERRANEO EN EL ACUIFERO DE MAYAGUEZ CON ACUIFERO DE MAYAGUEZ CON APLICACION DE GISAPLICACION DE GIS

JOHN JAIRO RAMIREZ AVILAJOHN JAIRO RAMIREZ AVILAMSc StudentMSc Student

University of Puerto RicoUniversity of Puerto Rico

Mayo 2003Mayo 2003

INTRODUCCIONINTRODUCCION

• En Puerto Rico 660 Mgpd En Puerto Rico 660 Mgpd se utilizan para se utilizan para suplir la demanda de agua para uso suplir la demanda de agua para uso domestico, comercial, industrial y agrícola, domestico, comercial, industrial y agrícola, el 38 porciento (250 Mgd) son obtenidos el 38 porciento (250 Mgd) son obtenidos de los acuíferosde los acuíferos (Molina 1997) (Molina 1997)

• Los principales usos dados al agua Los principales usos dados al agua subterránea en Puerto Rico son en su subterránea en Puerto Rico son en su orden, riego agrícola, consumo humano e orden, riego agrícola, consumo humano e industrias farmacéuticas las que presentan industrias farmacéuticas las que presentan un consumo aproximado de 100, 81 y 50 un consumo aproximado de 100, 81 y 50 Mgd, respectivamente (Torres et al. 1986).Mgd, respectivamente (Torres et al. 1986).

AcuíAcuíferofero Area Mayag Area Mayagüüezez

Area : 63.34 km

Población:

100371 hab. (1990)

Consumo: 9.3 Mgd

Descripción generalDescripción general

• El sistema de acuífero de valle aluvial es El sistema de acuífero de valle aluvial es de gran importancia para la zona como de gran importancia para la zona como recurso natural de abastecimiento hídrico, recurso natural de abastecimiento hídrico, el acceso a una fuente superficial de agua el acceso a una fuente superficial de agua dulce es limitada y de gran interés dulce es limitada y de gran interés económico por ofrecer la facilidad para el económico por ofrecer la facilidad para el desarrollo de la industria.desarrollo de la industria.

• No existe una información detallada de las No existe una información detallada de las características hidrofísicas (groundwater) características hidrofísicas (groundwater) del área, ni información actualizada de las del área, ni información actualizada de las condiciones de manejo y explotación de condiciones de manejo y explotación de este recurso.este recurso.

OBJETIVOSOBJETIVOS• El estudio, correspondiente a la simulación de flujo El estudio, correspondiente a la simulación de flujo

subterráneo en la costa oeste en el área de subterráneo en la costa oeste en el área de Mayagüez, es una contribución al conocimiento del Mayagüez, es una contribución al conocimiento del acuífero delineado por los siguientes objetivos:acuífero delineado por los siguientes objetivos:

– Determinar la cantidad de agua disponible para Determinar la cantidad de agua disponible para la extracción del acuífero del área de Mayagüez.la extracción del acuífero del área de Mayagüez.

– Identificar los patrones de flujo para el área de Identificar los patrones de flujo para el área de Mayagüez.Mayagüez.

– Bajo las condiciones de explotación previstas en Bajo las condiciones de explotación previstas en la calibración, determinar el caudal minimo a ser la calibración, determinar el caudal minimo a ser implementado, para extraer agua subterranea implementado, para extraer agua subterranea sin causar efectos de intrusion salinasin causar efectos de intrusion salina ..

Como participaría un GIS en el Como participaría un GIS en el desarrollo de este proyecto?desarrollo de este proyecto?

– Se quiere recopilar la mayor cantidad de información, para generar la alimentación del Modelo Visual Se quiere recopilar la mayor cantidad de información, para generar la alimentación del Modelo Visual ModflowModflow

• Parámetros de entrada:Parámetros de entrada:SuelosSuelos HidrologíaHidrologíaClimaClima Características de pozos de observación y bombeoCaracterísticas de pozos de observación y bombeoGeologíaGeología TopografíaTopografía

Fuentes:Fuentes:USGSUSGS UPRM – (TMAG, GEOL)UPRM – (TMAG, GEOL)NWISNWIS CENSO-TIGER 2000CENSO-TIGER 2000STATGOSTATGO

MetodologíaMetodologíaRecopilacion de informacion

Sestematizacion y generacion de DB

Elaboracion de grid para exportacion Diseno de mapas de analisis y presentacion

IJJj

Calibracion y ajuste

Presentacion de resultados

Analisis de informacion y exportacion de salida

Transformaciones

NAD 27 PR (Albers)

NAD 27 PR ()

Proyeccion Hiperconica (Clark 1886)

Información Información obtenidaobtenida• Elevación digitalizadaElevación digitalizada

• Características hidrológicas de ríosCaracterísticas hidrológicas de ríos

• Características físicas de suelosCaracterísticas físicas de suelos

• Geología detalladaGeología detallada

• Condiciones de recargaCondiciones de recarga

• Información de pozosInformación de pozosMontaje GIS

Exportacion BMP, txt (coordenadas)

Montaje Visual ModflowMontaje Visual Modflow

• Geo-referencia (UTM Geo-referencia (UTM NAD 27)NAD 27)

• Elevacion media de Elevacion media de grilla (grid 22 * 19)grilla (grid 22 * 19)

• Profundidad estratoProfundidad estrato• RecargaRecarga• Propiedades Propiedades

hidraulicashidraulicas• Informacion de pozosInformacion de pozos• Informacion de rios y/o Informacion de rios y/o

lagoslagos

Calibracion y analisis de Calibracion y analisis de sensibilidadsensibilidad

• Buen ajuste inicial

• Autoajuste K (PEST)

• Analisis Mapa K (ajuste por rangos)

• Ajuste caracteristicas hidrologicas rios

• Analisis Mapas precipitacion y limitacion de recarga

•Analisis mapas areas inundables

Soil Series

Texture Soils

Permeability Soils

Analisis de resultadosAnalisis de resultados

• Buen Ajuste final (0.9)

• Evaluacion Balance hidrico

• Evaluacion lineas equipotenciales de nivel freatico

• Evaluacion lineas de flujo

Analisis de resultadosAnalisis de resultados

• Alta conexion hidraulica Acuifero-rios Alta conexion hidraulica Acuifero-rios (aporte rios a aquifero)(aporte rios a aquifero)

• Alto impacto canalizacion Rio YaguezAlto impacto canalizacion Rio Yaguez

• Buena relacion baja recarga – Areas Buena relacion baja recarga – Areas inundablesinundables

• Isotropia en el acuifero (Kx,Ky,Kz)Isotropia en el acuifero (Kx,Ky,Kz)

• Q de 30ft/d por cada ft de espesor del Q de 30ft/d por cada ft de espesor del acuifero a distancia menor de 200ft desde acuifero a distancia menor de 200ft desde la costa produce intrusion salinala costa produce intrusion salina

Exportacion datos de salidaExportacion datos de salida

Area con Intrusion salina

ConclusionesConclusiones• El modelo resulta ser especialmente sensible al cambio de El modelo resulta ser especialmente sensible al cambio de

las conductividades y en menor medida a la recarga por las conductividades y en menor medida a la recarga por precipitación. En cuanto a la relación río-acuífero, esta se precipitación. En cuanto a la relación río-acuífero, esta se presenta en casi todos los cauces pero especialmente para presenta en casi todos los cauces pero especialmente para el río Yagüez la cual se manifiesta en el balance hídrico.el río Yagüez la cual se manifiesta en el balance hídrico.

• El modelo de flujo subterráneo realizado permite estimar de El modelo de flujo subterráneo realizado permite estimar de forma inicial el comportamiento del acuífero en el área de forma inicial el comportamiento del acuífero en el área de Mayaguez. La inconsistencia presentada en el area de Mayaguez. La inconsistencia presentada en el area de confluencia de los cauces tributarios al río Yagüez, puede confluencia de los cauces tributarios al río Yagüez, puede estarse presentando por la ausencia de información de estarse presentando por la ausencia de información de condiciones de explotación de nuevos pozos o de un condiciones de explotación de nuevos pozos o de un cambio en las características de los ya existentes, así como cambio en las características de los ya existentes, así como los pozos utilizados para sistemas de producción agrícola. los pozos utilizados para sistemas de producción agrícola. Asi mismo, se debe tener en consideracion que esta es una Asi mismo, se debe tener en consideracion que esta es una zona es categorizada con cierto riesgo de inundacionzona es categorizada con cierto riesgo de inundacion

ConclusionesConclusiones

• La calibración se realizo en una situación que La calibración se realizo en una situación que representa las condiciones de flujo en estado representa las condiciones de flujo en estado estable. Los resultados alcanzados son estable. Los resultados alcanzados son ampliamente susceptibles a ser mejorados, ampliamente susceptibles a ser mejorados, teniendo en cuenta que se pueden precisar con teniendo en cuenta que se pueden precisar con más detalle las características geológicas, más detalle las características geológicas, hidráulicas y las condiciones de interacción río-hidráulicas y las condiciones de interacción río-acuífero.acuífero.

• El uso de GIS fue acertado, ya que permitio El uso de GIS fue acertado, ya que permitio desarrollar aplicaciones basadas y diseñadas en desarrollar aplicaciones basadas y diseñadas en función de los requerimientos del proyecto, función de los requerimientos del proyecto, haciendo uso de diversas bases de datoshaciendo uso de diversas bases de datos

ConclusionesConclusiones

• Una vez que se ha parametrizado y determinado Una vez que se ha parametrizado y determinado cuál es el funcionamiento del sistema hídrico es cuál es el funcionamiento del sistema hídrico es posible llevar a cabo la simulación de escenarios: posible llevar a cabo la simulación de escenarios: el planteamiento de situaciones hipotéticas con el el planteamiento de situaciones hipotéticas con el fin de determinar sus posibles repercusiones y fin de determinar sus posibles repercusiones y poderse anticipar. Estas simulaciones permiten poderse anticipar. Estas simulaciones permiten identificar y establecer las estrategias de gestión identificar y establecer las estrategias de gestión más adecuadas para asegurar la viabilidad del más adecuadas para asegurar la viabilidad del sistema. sistema.

• Para la elaboración de estudios de vulnerabilidad Para la elaboración de estudios de vulnerabilidad intrínseca de un acuífero el uso de un SIG resulta intrínseca de un acuífero el uso de un SIG resulta especialmente interesanteespecialmente interesante

RecomendacionesRecomendaciones

• A partir de la simulación de los flujos A partir de la simulación de los flujos subterráneos y del modelamiento del subterráneos y del modelamiento del funcionamiento de un acuífero, es posible funcionamiento de un acuífero, es posible evaluar la evolución de la contaminación de evaluar la evolución de la contaminación de las aguas subterráneas. Una adecuada las aguas subterráneas. Una adecuada generacion de un GIS permite disponer de generacion de un GIS permite disponer de forma intuitiva de nociones acerca del forma intuitiva de nociones acerca del sistema bajo estudio, lo que facilita sistema bajo estudio, lo que facilita sobremanera las tareas de gestión y sobremanera las tareas de gestión y planificación de los recursos.planificación de los recursos.

BibliografiaBibliografia

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• STATGO – Soil DatabaseSTATGO – Soil Database• TIGER – CENSO 2000 - DATABASETIGER – CENSO 2000 - DATABASE