Desarrollan un nuevo método para detectar el origen de un vertido en aguas subterráneas

Valencia

Una nueva técnica desarrollada por la Universitat Politècnica de València (UPV) en colaboración con la Universidad italiana de Parma, y validada a escala de laboratorio, permite detectar el origen, concentración y momento en que ha tenido lugar un vertido que contamina las aguas subterráneas.

La técnica se basa en la implementación del filtro Kalman, que permite la identificación simultánea de una fuente contaminante y de la distribución espacial de la conductividad hidráulica en un acuífero.

Este último factor es un parámetro de gran importancia ya que describe la facilidad con la que el agua subterránea se mueve en el subsuelo, siendo de difícil cuantificación por la incertidumbre que representa su determinación.

De hecho, a partir de medidas espacio-temporales del estado del acuífero (fundamentalmente, alturas piezométricas y concentraciones) y medidas puntuales de algunos de sus parámetros (principalmente, conductividad hidráulica y porosidad), la técnica desarrollada identifica cuánto, cuándo y dónde se ha producido un vertido contaminante.

Proporciona estimaciones de diferentes parámetros

El estudio, publicado en la revista Mathematical Geosciences, ha sido realizado por los investigadores del Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la UPV Zi Chen, Jaime Gómez Hernández y Teng Xu en colaboración con Andrea Zanini, de la Universidad de Parma.

"El método es capaz de proporcionar estimaciones de diferentes parámetros como el lugar donde se produjo el vertido, el tiempo de liberación inicial del mismo, su duración o la distribución espacial de la conductividad hidráulica", destaca el investigador del IIAMA y coordinador del grupo de Hidrogeología, Jaime Gómez Hernández.

El estudio se ha desarrollado en el tanque de laboratorio con permeabilidades heterogéneas de la Universidad de Parma, conformado por una caja de arena rellena de microesferas de cristal de dos diámetros diferentes y dispuestas dentro del tanque para replicar la heterogeneidad de un acuífero. Concretamente, en él se ha analizado la viabilidad de implementar dos metodologías de detección diferentes y cuyos resultados han determinado la precisión y eficiencia de cada una de ellas.

Objetivo: validar la técnica en un caso real

"Hemos reproducido un evento contaminante introduciendo un soluto fluorescente en el tanque, analizando cómo se mueve y tomando medidas puntuales de la contaminación aguas abajo", señala el catedrático de la UPV Jaime Gómez. Añade que esto "ha posibilitado determinar cuál de nuestras técnicas es capaz de identificar la fuente contaminante, su concentración y movimiento".

En casos anteriores, para validar la técnica a escala teórica, se habían generado los valores a reproducir mediante modelos numéricos, pero en esta investigación los datos utilizados se podrían extrapolar perfectamente a la información obtenida de un acuífero real.

Con la salvedad, indica Gómez Hernández, de que en el laboratorio "hay aspectos como caudales, geometría y condiciones de contorno que se conocen perfectamente, mientras que en un acuífero real es más difícil determinar esas variables". Por ello, indica que el objetivo final de su grupo de investigación es aplicar la técnica a un caso real.

"El siguiente paso es desarrollar métodos para caracterizar la heterogeneidad, geometría y condiciones de contorno para poder progresar con la investigación hasta una aplicación real", concluye el catedrático de la UPV.