Dimensionless characterization para estimar la velocidad horizontal del agua subterránea a partir de perfiles de temperatura y profundidad en acuíferos
Autores: Jiménez-Valera, José Antonio; Alhama, Francisco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Dimensionless characterization para estimar la velocidad horizontal del agua subterránea a partir de perfiles de temperatura y profundidad en acuíferos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Caracterización adimensional
Medios porosos
Flujo de aguas subterráneas
Perfiles de temperatura
Soluciones universales
Velocidad del agua subterránea
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El resultado de un estudio de caracterización adimensional en un dominio de medios porosos bidimensionales en el que el agua subterránea fluye a una velocidad horizontal constante se presenta en este informe. Mediante discriminación espacial, se determinan los grupos adimensionales que rigen los patrones de solución a partir de ecuaciones de gobierno adimensionales. Como condición de contorno en la superficie, se estudia el caso de temperatura constante. A partir de la deducción matemática de los grupos, surge una longitud horizontal característica. Esta longitud determina la región en la que los perfiles de temperatura en profundidad se ven afectados por el flujo. Se ha demostrado que las soluciones analíticas existentes son inválidas debido a la severa suposición de que el gradiente térmico horizontal tiene un valor constante. Por lo tanto, se han obtenido soluciones universales basadas en el teorema pi para la longitud horizontal característica, el campo de temperatura, los perfiles de temperatura en profundidad y los perfiles de temperatura horizontales. Las dependencias entre los grupos adimensionales se han representado mediante curvas universales, ábacos y superficies. Estas soluciones gráficas se utilizan de manera sencilla para estimar la velocidad del agua subterránea a partir de mediciones experimentales de temperatura en forma de un problema inverso. Además, se propone un protocolo fácil y rápido para estimar la velocidad del flujo de fluidos y la temperatura de entrada de agua subterránea a partir de mediciones de perfiles de temperatura. Este protocolo se aplica en un escenario de descarga de agua subterránea desde un acuífero cuaternario a una laguna salada ubicada en el sureste de España.
Descripción
El resultado de un estudio de caracterización adimensional en un dominio de medios porosos bidimensionales en el que el agua subterránea fluye a una velocidad horizontal constante se presenta en este informe. Mediante discriminación espacial, se determinan los grupos adimensionales que rigen los patrones de solución a partir de ecuaciones de gobierno adimensionales. Como condición de contorno en la superficie, se estudia el caso de temperatura constante. A partir de la deducción matemática de los grupos, surge una longitud horizontal característica. Esta longitud determina la región en la que los perfiles de temperatura en profundidad se ven afectados por el flujo. Se ha demostrado que las soluciones analíticas existentes son inválidas debido a la severa suposición de que el gradiente térmico horizontal tiene un valor constante. Por lo tanto, se han obtenido soluciones universales basadas en el teorema pi para la longitud horizontal característica, el campo de temperatura, los perfiles de temperatura en profundidad y los perfiles de temperatura horizontales. Las dependencias entre los grupos adimensionales se han representado mediante curvas universales, ábacos y superficies. Estas soluciones gráficas se utilizan de manera sencilla para estimar la velocidad del agua subterránea a partir de mediciones experimentales de temperatura en forma de un problema inverso. Además, se propone un protocolo fácil y rápido para estimar la velocidad del flujo de fluidos y la temperatura de entrada de agua subterránea a partir de mediciones de perfiles de temperatura. Este protocolo se aplica en un escenario de descarga de agua subterránea desde un acuífero cuaternario a una laguna salada ubicada en el sureste de España.