Simulación del transporte de contaminantes en un medio subterráneo heterogéneo mediante el rastreo aleatorio de partículas

Este trabajo presenta los resultados de simulación de flujo y transporte de agua subterránea en un medio poroso heterogéneo, mediante un algoritmo desarrollado para esta investigación y escrito en lenguaje Fortran 90. El algoritmo resuelve numéricamente la ecuación de flujo de agua subterránea a través de diferencias finitas, considerando el tensor completo de conductividades hidráulicas el cual permite capturar mejor los efectos de la heterogeneidad del medio. El transporte de solutos se simuló mediante la implementación del método Rastreo Aleatorio de Partículas (RAP), teniendo en cuenta la interpolación de velocidad bilineal y la dispersividad tensorial. El área de estudio para la simulación fue en la isla de de Olkiluoto, Finlandia dado que era el lugar de donde se contaba con información para poder realizar la validación, simulación que se realizó a partir de una aproximación de un medio fracturado a un medio poroso equivalente, empleando herramientas geoestadísticas, que utilizan la probabilidad de transición y el modelo de cadena de Markov como aproximación estocástica. La representación del medio poroso equivalente estocástico se definió según las facies de roca, que fueron definidas según su conductividad hidráulica y la densidad de fractura. Los resultados se compararon con una simulación de flujo y transporte implementada con el esquema de diferencias finitas (DF). Los escenarios de validación muestran que las concentraciones obtenidas por medio del RAP pueden diferir del esquema DF dependiendo de cómo se distribuyen las partículas en el tiempo de ejecución inicial. Los escenarios de simulación evidencian un transporte más rápido del contaminante a lo largo de direcciones preferenciales definidas, que coinciden con zonas de conductividades hidráulicas más elevadas; no obstante, se reportan fluctuaciones mínimas de concentraciones en algunos bloques analizados, efecto asociado directamente con la aleatoriedad del esquema RAP. Además se ha comprobado que el esquema DF es más ineficiente para la simulación del transporte, ya que ha mostrado ser inestable numéricamente incluso en el caso más sencillo de medio homogéneo.