¿Qué es el análisis de flujo Darcy?

Las herramientas de agua subterránea permiten realizar un modelado de advección-dispersión rudimentario de los componentes del agua subterránea. El análisis de flujo Darcy modela el flujo en estado continuo, horizontal, mixto vertical, de dos dimensiones, donde el inicio es independiente de la profundidad.

Análisis de flujo Darcy

El propósito del análisis de flujo Darcy es doble. Primero, se utiliza para verificar la consistencia de los datasets de agua subterránea y para generar rásteres de vectores de flujo de agua subterránea. El ráster de salida estándar es el ráster del balance del volumen de agua subterránea residual, que mide la diferencia entre el flujo de agua hacia adentro y hacia afuera de cada celda.

Debido a que los cálculos de flujo se realizan a través de cada una de las cuatro paredes de las celdas de forma independiente (el flujo se determina según las diferencias entre las celdas adyacentes), es posible que más (o menos) agua pueda fluir hacia dentro de una celda que hacia afuera, dando como resultado un balance de volumen residual positivo (o negativo).

La entrada constante y suavizada de rásteres sin orígenes o sumideros debe producir residuales pequeños cercanos a cero. Los valores residuales grandes indican que el ráster de cabecera no es razonable con respecto a los rásteres de transmisividad, porosidad y grosor. Un ráster de cabecera incluye los valores de elevación de cabecera de agua subterránea para cada celda en el ráster. La cabecera suele ser una elevación sobre algunos datos, como el nivel medio del mar. Si hay una salida de grandes residuales, los datos de entrada no serán coherentes y producirán resultados sin sentido.

El segundo propósito del análisis de flujo Darcy es calcular el campo de flujo utilizando la ley de Darcy, como se describe a continuación. El campo de flujo es un campo de vector de las velocidades del flujo de filtración de agua subterránea y se expresa como dos rásteres, uno para la magnitud y otro para la dirección.

El primer paso para modelar el flujo de agua subterránea es determinar la velocidad y la dirección del flujo en cada punto del campo de flujo. Flujo Darcy realiza esta tarea y calcula el balance del volumen entre las celdas, que debe ser pequeño al no haber orígenes o sumideros, como tampoco pozos, infiltración o fugas. Un balance de volumen residual de cero indica un equilibrio entre el flujo de entrada y de salida de la celda. Se supone que el campo de flujo será continuo (constante en el tiempo). Se puede encontrar un análisis en profundidad del sistema hidráulico para aguas subterráneas en varias fuentes que incluyen a Bear (1979), Freeze y Cherry (1979), y Marsily (1986).

Flujo Darcy

La salida estándar del flujo Darcy es el ráster del balance del volumen de agua subterránea, que mide la diferencia entre el flujo de agua hacia adentro y hacia afuera de cada celda. El residual se utiliza para comprobar la consistencia de los datasets de agua subterránea.

Debido a que los cálculos de flujo se realizan a través de cada una de las cuatro paredes de las celdas de forma independiente (el flujo se determina según las diferencias entre las celdas adyacentes), es posible que más (o menos) agua pueda fluir hacia dentro de una celda que hacia afuera, dando como resultado un balance de volumen residual positivo (o negativo).

La entrada constante y suavizada de rásteres sin orígenes ni sumideros, como pozos, infiltración o fugas, debe producir residuales pequeños cercanos a cero. Los valores residuales grandes indican que el ráster de cabecera no es razonable con respecto a los rásteres de transmisividad, porosidad y grosor. En ese caso, los datos de entrada se describirán como inconsistentes y producirán resultados sin sentido.

Flujo Darcy puede crear opcionalmente las salidas de Velocidad Darcy, que se describen en la siguiente sección.

Velocidad Darcy

Velocidad Darcy utiliza la Ley de Darcy para calcular el campo de flujo. Un campo de flujo es un campo de vector de las velocidades del flujo de filtración de agua subterránea.

Las velocidades de flujo se expresan como dos rásteres, uno como la magnitud y el otro la dirección.

Velocidad Darcy es útil cuando no se necesita el balance del volumen residual del flujo Darcy.

Referencias

Bear, J. Hydraulics of Groundwater. McGraw-Hill. 1979.

Freeze, R. A. y J. A. Cherry. Groundwater. Prentice-Hall. 1979.

Marsily, G. de. Quantitative Hydrogeology. Academic Press. 1986.