COMPONENTE  HOMS

SGMP: SIMULACION DEL COMPORTAMIENTO DEL NIVEL FREATICO
EN SISTEMAS DE AGUAS SUBTERRANEAS

1. Fines y objetivos

El programa SGMP simula el comportamiento dinámico de los sistemas de aguas subterráneas. Una vez validados y calibrados los datos históricos, el modelo se utiliza para evaluar los impactos de varios escenarios de gestión en el futuro comportamiento de la superficie piezométrica. El programa puede usarse para valorar la recarga neta histórica a los sistemas de aguas subterráneas o valorar el surplus de drenaje y el coeficiente de drenaje como función de la disminución de la profundidad húmeda en el caso de sistemas de drenaje subsuperficiales horizontales.

2. Descripción

El modelo se basa en dos ecuaciones conocidas: la ley de Darcy y la ecuación de conservación de la masa. La combinación de estas dos ecuaciones resulta en una ecuación diferencial parcial para flujo no estacionario. La solución de esta ecuación diferencial parcial se obtiene por el método de diferencias finitas. El método consiste en dividir el espacio en pequeños intervalos finitos resultando en un sistema equivalente de ecuaciones diferenciales; la solución simultánea de ellas da la función de h en un número finito de nodos. Como la superficie piezométrica en los nodos cambia en el tiempo por cambios en la recarga y extracciones, el modelo requiere también una discretización del tiempo. Debe ser elegido el número de intervalos temporales. Todas las ecuaciones se resuelven por una técnica implícita de integración numérica (Gauss-Seidel). Este método de integración tiene la ventaja de que la magnitud del paso de tiempo t no depende de los criterios de estabilidad.

3. Entrada

El programa es completamente interactivo y amigable con menús y pantallas de ayuda para guiar al usuario en la entrada de datos. Los ingresos básicos son el tipo, extensión y geometría del sistema acuífero, y características tales como espesor, transmisividad y almacenamiento. Los cálculos se hacen en dos modos. En ambos modos las elevaciones de la superficie piezométrica inicial deben ser indicadas junto con las condiciones de frontera dependientes del tiempo tales como los niveles de flujos. En modo normal, se necesita la recarga nodal dependiente del tiempo, mientras que en el modo inverso se requieren las elevaciones de la superficie piezométrica dependientes del tiempo en todos los nodos de la red.

4. Producto de salida

Los resultados de las simulaciones son básicamente las elevaciones de la superficie piezométrica nodal como función del espacio y del tiempo; de estos datos se derivan balances de la superficie piezométrica nodal. Los resultados de los cálculos se pueden ver en pantalla en forma tabular y en hidrogramas
de aguas subterráneas; estos datos pueden almacenarse en archivos para procesarlos en hojas de cálculo comerciales y programas procesadores de textos. Todos los datos espaciales se pueden exportar en archivos específicos y procesar con paquetes como Surfer, para producir mapas de contorno de superficies piezométricas, mapas de espesor de acuíferos, mapas topográficos, etc.

5. Requisitos y restricciones operativas

Mínimos requerimientos son ordenador personal con microprocesador 80286, 640 kB de RAM, 20 MB de disco duro, EGA gráfico, MS-DOS; se recomienda coprocesador.

El programa se basa en las siguientes hipótesis y restricciones:

- El acuífero se trata como un sistema de flujo bidimensional.
- El acuífero inferior se limita inferiormente por una capa impermeable.
- La frontera superior del acuífero es o una capa impermeable (condiciones confinadas) o una superficie piezométrica libre (condición superficie piezométrica).
- Los procedimientos de cálculo para ambas condiciones, confinada y no confinada, dependientes de la posición relativa del nivel piezométrico en relación con el nivel superior del acuífero, deben incorporarse al modelo. El modelo calcula el cambio en el almacenamiento por un coeficiente específico (condición superficie piezométrica) o por un coeficiente de almacenamiento (condiciones confinadas).
- Ambas pueden variar en una dirección horizontal.
- La transmisividad se calcula como el producto algebraico de la conductividad hidráulica y el espesor saturado; ambas pueden variar en dirección horizontal.
- En los acuíferos no confinados la transmisividad varía con el tiempo. El modelo ajusta el espesor saturado según la elevación de la superficie piezométrica calculada (condiciones no lineales). Solo se deben prescribir la conductividad hidráulica y el fondo del acuífero.
- Tanto las condiciones estacionarias como no estacionarias se pueden simular en el modelo.
- La ley de Darcy (resistencia lineal al flujo laminar) y las hipótesis de Dupuit (flujo vertical despreciado) son aplicables a cada acuífero individual.
- El modelo de aguas subterráneas puede simular las fronteras de control de carga, de control de flujo y/o flujo cero; las dos primeras pueden variar con el tiempo.
- Se pueden establecer los límites de variación del nivel del acuífero. Si el nivel excede cierto límite el modelo introduce un flujo artificial que conserva el nivel calculado entre límites.
- El modelo puede correr en el denominado modo inverso. Debe calcularse la recarga nodal como función de las elevaciones de la superficie piezométrica.
- - Los procesos de infiltración y percolación de lluvia, agua superficial, capilaridad y evapotranspiración tienen lugar en la zona no saturada y no son simulados por el modelo. Esto significa que la recarga al acuífero debe ser calculada manualmente e introducida al modelo cuando corre en modo normal.
- Las condiciones de frontera límites, como el espesor saturado reducido a cero o que el nivel de agua baje de la base del acuífero, están agregadas al modelo.

6. Forma de presentación

El programa se dispone en disquete. Una publicación separada, ILRI Publication 29, está disponible con los principios del modelo, incluyendo guías para procesar los datos de campo e ingresarlos al modelo.

7. Experiencia operativa

El modelo ha sido ampliamente usado en varios estudios en Egipto, Pakistán, e India. Más de 1000 copias se han distribuido en el mundo. Ha sido usado con éxito en numerosos cursos nacionales e internacionales de gestión de aguas subterráneas.

8. Autor y apoyo técnico

International Institute for Land Reclamation and Improvement ILRI P.O. Box 45, 6700 AA Wageningen, The Netherlands
Tel: (31 317) 490144, Fax: (31 317) 417187.

9. Disponibilidad.

Del Centro Nacional de Referencia HOMS de Holanda o directamente del ILRI.

10. Condiciones para su uso

El programa y el manual separadamente están a la venta. Se disponen descuentos con fines educativos.