Esquema explícito para la solución numérica del flujo no saturado en medios heterogéneos bajo condición de niveles freáticos someros

Abstract

Se propone un esquema numérico explícito de 4 celdas (4C) para la integración de las ecuaciones de flujo en la zona no saturada diseñado para áreas de llanura con niveles freáticos someros. El esquema contempla un coeficiente de ponderación para definir la conductividad hidráulica no saturada representativa entre celdas adyacentes y considera la heterogeneidad de cada horizonte edáfico. El esquema 4C es comparado con estimaciones realizadas por el HYDRUS-1D en dos grupos de ensayos modelados, uno con saturación de superficie durante 10 días y otro con series de precipitaciones durante 96 días. Los ensayos numéricos se hicieron para 14 tipos de asociaciones de suelos características de la zona de estudio (A° del Azul, Bs. As.) y 6 profundidades freáticas (entre 300 y 50 cm). Para el primer ensayo, la respuesta del esquema se considera aceptable con diferencias porcentuales del orden al 19%. En el segundo, el esquema propuesto estimó satisfactoriamente las recargas freáticas con diferencias porcentuales del 1% entre ambos esquemas. Complementariamente, mostró un muy buen ajuste en las evoluciones de contenidos de humedad de cada estrato. Estos resultados validan el esquema simplificado propuesto permitiendo una respuesta rápida en términos de tiempo computacional.

An explicit 4-cell (4C) numerical scheme is proposed for the integration of the flow equations in the unsaturated zone designed for plain areas with shallow water tables. The scheme contemplates a weighting coefficient to define the representative unsaturated hydraulic conductivity between adjacent cells and considers the heterogeneity of each edaphic horizon. The 4C scheme is compared with estimates made by HYDRUS-1D in two sets of modeled tests, one with surface saturation for 10 days and the other with rainfall series for 96 days. The numerical tests were performed for 14 types of soil associations characteristic of the study area (A° del Azul, Bs. As.) and 6 phreatic depths (between 300 and 50 cm). For the first trial, the response of the scheme is considered acceptable with percentage differences of about 19%. In the second, the proposed scheme estimated satisfactorily the phreatic recharge with percentage differences of 1% between both schemes. In addition, it showed a very good adjustment in the evolution of moisture contents of each stratum. These results validate the proposed simplified scheme allowing a fast response in terms of computational time.