1 Curso de posgrado MODELOS MATEMÁTICOS PARA AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRANEAS Profesoras Responsables Mag. Ing. Graciela Viviana Zucarelli - Mag. Ing. Marcela Pérez - Mag. Ing. Marta Paris Universidad Nacional del Litoral Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas Fecha: 23 al 27 de Agosto de 2010. Duración: 45 horas Horario: 8-13 hs. y 15-19 hs. Lugar: Sala de computación.. Universidad Nacional de Salta. Av. Bolivia 5150, (4400) Salta. 1. Objetivos Se pretende que al final del curso, el alumno sea capaz de: - Conocer los fundamentos teóricos para el desarrollo/ aplicación / implementación de un modelo numérico en aguas superficiales y/o subterráneas. - Comprender la importancia del modelo matemático como herramienta para la representación de un sistema físico. - Reconocer las limitaciones de los modelos hidrológicos e hidrogeológicos. - Diferenciar las distintas etapas del proceso de modelación. - Definir los elementos que integran los modelos. - Conocer la estructura de un modelo conceptual. - Analizar la información requerida para la aplicación de un modelo matemático. - Seleccionar modelos, teniendo en cuenta la información disponible, los objetivos de la modelación y los recursos técnicos-científicos. - Analizar la sensibilidad de los parámetros. - Aprender técnicas de calibración. - Haber adquirido los recursos mínimos para encarar una aplicación práctica y su correspondiente resolución.
2 2. Programa Analítico. TEMA I: CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS HIDROLOGICOS Conceptualización del sistema físico. Elementos del ciclo hidrológico. Carácter sistémico de una cuenca. Balance hídrico (cuenca hidrológica e hidrogeológica). Características topográficas. Clasificación simplificada de las cuencas y técnicas hidrológicas a utilizar. Clasificación de las formaciones geológicas según su comportamiento hidrogeológico. Flujo en medios porosos saturados. Ley de Darcy. Hidráulica subterránea. Principios básicos. TEMA II: MODELOS HIDROLÓGICOS Concepto de modelo matemático. Clasificación de los modelos en Hidrología e Hidrogeología. Simulación de las distintas componentes del ciclo hidrológico. Elementos integrantes de un modelo. Modelos de optimización y de no optimización. Diagrama de bloques de un modelo conceptual. Criterios de selección de modelos. Evolución de los modelos en Hidrología e Hidrogeología. TEMA III: ASPECTOS PRÁCTICOS EN EL USO DE MODELOS Selección del modelo. Objetivos de la simulación. Datos disponibles. Datos históricos utilizados en modelos en Hidrología e Hidrogeología. Análisis de datos. Limitaciones y representatividad de los datos. TEMA IV: INCERTIDUMBRES EN HIDROLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA Generalidades. Incertidumbres naturales. Incertidumbre de datos. Incertidumbre y análisis de riesgo. Incertidumbres en los recursos hídricos. Incertidumbres de los resultados. Incertidumbres sobre las variables de entrada. Incertidumbres en la estructura del modelo. Incertidumbre en la definición de los parámetros. Análisis de sensibilidad. Incertidumbres de los parámetros. TEMA V: MODELOS DE AGUAS SUPERFICIALES Insuficiencia de datos más frecuentes. Carencia de registros de caudales. Modelos que se basan en las características físicas de la cuenca. Modelo OCINE2. Conceptos básicos. Ecuaciones de onda cinemática. Conformación topológica de la cuenca. Aplicaciones. Modelos del Grupo HEC. Diferencias. Ventajas y desventajas. Características principales. Métodos de propagación en cuenca,
3 métodos de propagación en cauce. Algoritmos para el cálculo de las pérdidas. Modelo continuo SMA. Aplicaciones. TEMA VI: MODELOS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Modelación matemática de acuíferos: planteamiento general. Condiciones físicas y ecuaciones básicas que rigen el movimiento en el medio poroso saturado. Parámetros y variables necesarios para definir el sistema. Condiciones iniciales y condiciones de borde. Discretización. Métodos numéricos de resolución de las ecuaciones. Criterios de calibración. Simulación. Verificación. Principios básicos del código MODFLOW. Aplicaciones. Seguimiento de partículas. Aplicaciones con MODPATH. TEMA VII: ESTUDIO DE CASOS Presentación de casos de estudios aplicados. 3. Bibliografía. Ceirano, E.; Zucarelli, G.; Morresi, M. Apuntes de Análisis de los sistemas hidrológicos. FICH. Chow; V. T.; Maidment, D. R.; Mays, L. W. (1994). Hidrología Aplicada. McGraw Hill. Custodio, E. y M. R. Llamas. (1976). Hidrología Subterránea. Tomo I y II. Ed: Omega. Barcelona. Fetter, C. W. (2001). Applied Hydrogeology. Fourth Edition. Prentice Hall. Fleming, G. (1977). Computer Simulation Techniques in Hydrology. Elsevier Environmetntal Science Series. New York. Freeze, R. A. y J. A. Cherry. (1979). Groundwater. Prentice Hall, Inglewood Cliffs, New York. Harbaugh, A.W. (2005). MODFLOW-2005, The U.S. Geological Survey modular ground-water model the Ground-Water Flow Process: U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6-A16. McDonald M. G. y A. W. Harbaugh. (1988). A modular 3-D finite-difference ground-water flow model. Chapter A1. Book 6. Modeling Techniques. U.S. Geological Survey. Pollock, David W. (1994). User s Guide for MODPATH/MODPATH-PLOT, Version 3: A particle tracking post-processing package for MODFLOW, the U. S. Geological Survey finite-difference ground-water flow model. U. S. Geological Survey. Open-file report 94-464. Reston, Virginia.
4 Rushton, K. R. (2004). Groundwater Hydrology: Conceptual and Computational Models. John Wiley and Sons, Inc. Singh, V. P. (1995). Computer Models of Watershed Hydrology. Water Resources Publications, USA. Pp 1130. Todd, David K. y Larry W. Mays. (2005). Groundwater Hydrology. Third Edition. John Wiley and Sons, Inc. Tucci, C. E. M. (1993). Hidrología. Ciencia y Aplicación. ABRH. Tucci, C. E. M. (1998). Modelos Hidrológicos. ABRH. Vich, A. I. J. (1996). Aguas continentales Formas y Procesos. Manual de aplicaciones Prácticas. Mendoza. Visual MODFLOW v. 4.1 User s Manual. Copyright 2005 Waterloo Hydrogeologic Inc. Zucarelli, G. V. (2005). Fundamentos de Hidrología. Apuntes para la Maestría en Ingeniería de los Recursos Hídricos. Zucarelli, G. V. (2005) Simulación Hidrológica. Apuntes de Clase. 4. Conocimientos previos requeridos. Conocimientos de Hidrología e Hidrogeología. 5. Metodología Se dictarán clases teórico-prácticas, participativas dónde se generará intercambio de conocimientos y el debate de los estudios de casos analizados. Para las actividades prácticas de emplearán softwares de modelos hidrológicos aplicados a las cuencas de los ríos de nuestro país. 7. Forma de evaluación. Un Examen Final escrito, que consiste en un ejercicio de aplicación con entrega en los 20 días posteriores al curso. 8. Cupo de alumnos (cantidades mínima y máxima). 30 alumnos como mínimo. 50 alumnos como máximo 9. Requerimientos
5 Pizarra, cañón, proyector de transparencias, computadoras personales (cantidad, software instalado). 10. Arancel $ 350.- Alumnos de Posgrado FCN, Docentes FCN, Alumnos Maestrías Ingeniería de los Recursos Hídricos y Gestión Integrada de Los Recursos Hídricos y participantes que pertenezcan a Instituciones con convenio con la FCN. $ 400.- Docentes de otras facultades de UNSa, Egresados en general. 11. Inscripción Escuela de Posgrado. Universidad Nacional de Salta. Av. Bolivia 5150, (4400) Salta. malena@natura.unsa.edu.ar, caroposgrado@natura.unsa.edu.ar 12. Contacto: cátedra Manejo de Cuencas Hidrográficas cuencas@natura.unsa.edu.ar 13. Dirigido a: Ing. en Recursos Naturales y Medio Ambiente, Ing. en Recursos Hídricos, Geólogos, Ing. Agrónomos y profesionales relacionados a los Recursos Hídricos. Alumnos de las Maestrías: En Recursos Naturales y Medio Ambiente, En Zonas Áridas y Semiáridas. Doctorados. UNSa. Ingeniería de los Recursos Hídricos y Gestión Integrada de Los Recursos Hídricos (Santa Fe, Córdoba y Mendoza). Lugar y fecha, Salta, 10 de mayo de 2010.