Modelos conceptual y numérico de la zona del proyecto SAG

Modelos conceptual y numérico de la zona del proyecto SAG-PY
SAG-PY
Sara Vassolo
Resumen
Los datos recopilados durante los dos primeros años de ejecución del proyecto fueron volcados en un
primer modelo hidrogeológico conceptual de la zona de estudio. Como herramientas de trabajo se
incluyeron, entre otras, los perfiles litológicos de pozos que indican la geología e hidrogeología de la
zona, los resultados de los análisis químicos efectuados en las aguas subterráneas, y los resultados de
los análisis isotópicos.
Este modelo conceptual considera un sistema acuífero conformado por las areniscas pérmicas en la zona
inferior superpuestas por las areniscas de la formación Misiones (areniscas Guaraní) y cubiertas en parte
por los basaltos de la formación Alto Paraná. La recarga al sistema tiene lugar en las zonas aflorantes de
la formación Misiones así como sobre la formación Alto Paraná. El agua subterránea fluye en dirección
oeste-este hacia el Río Paraná, que aparentemente recibe descarga del acuífero y conforma así una
divisoria de aguas.
Una vez establecido el modelo conceptual se efectuó un modelo numérico. Para ello fue necesario
expandir la zona a considerar a fin de establecer los bordes del modelo concordantes con límites
hidrogeológicos. Así el modelo numérico incluye no sólo la zona de estudio del proyecto SAG-PY sino
que se extiende hacia la provincia de Misiones en la Argentina en el sur, hacie al norte incluye toda la
zona ocupada por la formación Misiones en el Paraguay hasta sobrepasar el límite con el Brasil, mientras
que hacia el este cruza el Río Paraná para penetrar en el Brasil.
Lamentablemente los datos disponibles al proyecto hasta la actualidad sólo cubren la zona de estudio del
proyecto SAG-PY, es decir la zona centro-sur del modelo. Por ello es prácticamente imposible una
calibración adecuada del mismo.
En una segunda etapa del proyecto está previsto obtener datos de la zona noreste del Paraguay (perfiles
litológicos, análisis químicos). En cuanto a la obtención de datos de los países limítrofes, contamos con la
buena voluntad de los integrantes del proyecto SAG. Una vez mejorada la base de datos se intentará una
nueva versión más adecuada del modelo numérico.
Modelo Conceptual
Los resultados obtenidos hasta el momento permiten la elaboración de un primer
modelo conceptual de la zona de estudio que puede resumirse como sigue (Fig.1):
•
Se parte de la premisa que el sistema está compuesto por areniscas pérmicas en
la base superpuestas primero por areniscas de la formación Misiones (areniscas
Guaraní) y posteriormente por basaltos de la formación Alto Paraná.
•
La pricipal recarga de las areniscas Misiones tiene lugar en la zona de
afloramiento de la formación, pero probablemente también hay una recarga
mucho menor a través de los basaltos fisurados que la recubren. Según el
análisis del caudal de estiaje la recarga total sería de por lo menos 100 a 130
mm/a.
El flujo subterráneo es en dirección oeste-este hacia el Río Paraná. Teniendo en
cuenta los resultados de los estudios efectuados en el Brasil (Straceck & Hirata,
2000), el Río Paraná recibe gran parte de la descarga del sistema y actúa como
divisoria de aguas.
•
Río
areniscas
areniscas
?
basalto
Alto
Paraná
Figura 1. Modelo conceptual del sistema acuífero en la zona del SAG-PY.
El modelo numérico
Partiendo de este modelo conceptual se ejecutó un modelo numérico de la zona de estudio
utilizando el sistema GMS (Groundwater Modeling System). Más propiamente se utilizó el
modelo FEMWATER basado en el método de los elementos finitos.
Los datos de pozos de la zona de estudio obtenidos en el marco del proyecto y los de pozos
ubicados en el Brasil y la Argentina (Petrobras) (Fig.2) fueron utilizados para definir los
límites hidrogeológicos del modelo. Hacia el oeste se tomó como límite el afloramiento del
acuífero Misiones. El límite hacia el norte y el este coincide con una línea de mayor
profundidad de las areniscas Misiones, la que fue delineada a través de la interpolación de
las profundidades en que los pozos penetran la arenisca Misiones y aquellas en que la
sobrepasan (Fig.3).
Figura 2. Ubicación de los pozos disponibles para la interpolación de las unidades geológicas que
componen el sistema.
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Figura 3. Delimitación de la zona del modelo.
Se consideraron las 3 unidades geológicas siguiendo el mapa geológico de la Región
Oriental del Paraguay (Fig.4).
Figura 4. Geología adoptada en el modelo numérico.
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Estas 3 unidades geológicas fueron diferenciadas con respecto a su profundidad, extensión y
propiedades hidrogeológicas dentro de la zona del modelo (Tabla 1).
Tabla 1. Propiedades hidrogeológicas de las unidades incluidas en el modelo
Unidad
Kfh (m/d)
Kfv (m/d)
Recarga (mm/a)
Areniscas pérmicas
0,03
0,001
0,004
Areniscas Misiones
5
0,5
183
Basalto Alto Paraná
0,2
0,05
36,5
Como ya se explicó, el modelo FEMWATER está basado en el método de elementos finitos
y por lo tanto requiere que la zona de estudio se subdivida en una malla de elementos de
forma prismática con base rectangular o triangular. En nuestro caso se utilizó una malla de
elementos triangulares refinada en la zona de estudio del proyecto SAG-PY, donde se
cuenta con más datos (Fig.5).
Figura 5. Malla utilizada en el modelo. Los elementos son prismas de base triangular. La malla fue
refinada en la zona de estudio del proyecto SAG-PY.
Para determinar la altura del terreno se utilizó SRTM30 (USGS) con elevaciones estimadas
cada aproximadamente 90m. Las profundidades de las distintas unidades geológicas
consideradas están basadas en los datos disponibles al proyecto hasta el momento.
El río Paraná es modelado con altura constante mientras que los demás ríos en la zona del
modelo tienen la posibilidad de actuar como afluentes o efluentes (Fig.6).
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Figura 6. Los rombos muestran la ubicación del río Paraná en el modelo, que es adoptado como con
altura consante. Los demás ríos se muestran con puntos y actúan como efluentes/afluentes.
Resultados obtenidos
Una forma de evaluar la calidad de los resultados obtenidos con los modelos numéricos es
utilizando un diagrama en el que se representan los valores medidos contra los modelados.
Si el modelo es exacto estos puntos tendrían que alinearse a lo largo de una línea a 45° con
respecto a los ejes (Fig.7).
Figura 7. Diagrama para evaluar la calidad de los resultados.
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Es evidente que los puntos no están alineados a lo largo de la línea de 45°. No obstante, los
resultados son considerados relativamente buenos, sobre todo si se tiene en cuenta el
tamaño del area modelada, el tamaño de los elementos y, por sobre todo, la escasez de
datos. La Fig.8a a continuación muestra las curvas de nivel del agua subterránea.
Concidiendo con mediciones en el terreno, los ríos en el modelo, incluyendo el Paraná,
actúan en general como descarga del acuífero (colores más claros).
Figura 8. Altura del agua subterránea en forma de curvas de nivel tridimensionales (fig. A) y como
superficie coloreada (fig. B) en la cual es visible que los ríos actúan como descarga del acuífero
(colores más claros).
Conclusión
Se ha efectuado un primer modelo numérico del área de estudio del proyecto SAG-PY.
Debido a la extensión necesaria del modelo para alcanzar límites hidrogeológicos y a la falta
de datos para cubrir toda esa área, los datos obtenidos no alcanzan una buena calidad.
En la próxima etapa del proyecto se procederá a hacer un estudio semejante al efectuado
hasta el momento para cubrir la zona norte del acuífero dentro del Paraguay. Se estima
que estos datos ayudarían a mejorar la calidad de los resultados del modelo.
Por otro lado se espera poder incluir datos obtenidos en el proyecto SAG del GEF, que en
esta segunda etapa ya tendrían que estar disponibles. Estos datos incluirían el Brasil y la
provincia de Misiones en la Argentina.
Literatura
Groundwater Modeling System (GMS), 2002. Brigham Young University.
SRTM30 (Shuttle Radar Topography Mision), 2000. USGS. NASA Space Shuttle Endeavour
vuelo del 2000.
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