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Modelamiento del Régimen de AguasSubterráneas en la Cuenca del Oasis Al-  Haza y verificación con Información             ...
INTRODUCCION• La Península Arabia se encuentra en Zona  Climática Sahariana• El Reino de Arabia Saudita está cubierto  por...
• Hay un continuo crecimiento en el uso de las  aguas subterráneas.• El nivel de la napa freática ha caido  dramaticamente...
AREA DE ESTUDIO
OBJETIVOS• Investigación de los patrones de flujo de  agua subterránea en la zona de Hofuf y la  cuenca del Oasis Al Haza ...
SISTEMA HIDROGEOLÓGICO• Formaciones hidrogeológicas buzando al  este – noreste hacia el Golfo Arábico• El buzamiento de la...
Edad                      Formación                Grupo            CUATERNARIO            DEPOSITOS SUPERFICIALES        ...
Bahrain                              Arabian Gulf Ghawar AnticlineSección Geológica
Vista Global de la Secuencia Geológica
Springs   Sabkhas                               Arabian GulfSección Hidrogeológica
CONCEPTUALIZACION• El sistema acuífero fué modelado con  MODFLOW usando la interfase de GMS• Simulación Transiente:  – Blo...
DISCRETIZACION HORIZONTAL Y VERTICAL• 5 capas en la direccion vertical• Malla cuadrada de 148 filas por 225 columnas,  gri...
DISCRETIZACION TEMPORAL• La simulación transiente empieza de la última  glaciación hasta Diciembre del 2005• 120 periodos ...
CONDICIONES DE BORDE HORIZONTALES
CONDICIONES DE BORDE INTERNAS• Niveles Iniciales• Recarga                                 70.00                           ...
• Evapotranspiración• Taza de Bombeo en Pozos                            -60                            -50               ...
CALIBRACION DEL MODELO• Estimación de parámetros por ensayo y error• Parámetros calibrados:  –   Transmisividad  –   Condu...
160                                    150COMPARACION CON NIVELES OBSERVADOS  140                                         ...
160                                                        160                  140                                       ...
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COMPARACION CON DESCARGAS MEDIDASDE MANANTIALES•Descarga calculada en el Oasis Al Haza en el1900: 4.07m3/s•Descarga medida...
ANALISIS DE CALIBRACION• Sistema acuífero es multicapa e interconectado• Las fases de Modelamiento y Calibración fueron  i...
160                                              150                  150                  140     ANALIS DE RESULTADOS   ...
BALANCE HIDRICO                                                    Flow Rates (m3/s)                                      ...
Flow Rates (m3/s)                                                        1900      2005UMM ER RADHUMA AQUIFERRecharge elem...
COMPARACION CONINFORMACION ISOTOPICA• Investigación isotópica puede brindar  información sobre fuentes de agua  subterráne...
INFORMACION DE ISOTOPOS ESTABLES                                       Relationship between δD and δ18O                   ...
INFORMACION DE ISOTOPOSRADIOACTIVOS•Muestras de agua en el Oasis de Al Qatif tienen unaedad de 14C >22000 años•En el Oasis...
SIMULACION DE AVANCE DEPARTICULAS                       PARTICLE D                       AGE: 2500 YEARS                  ...
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WATER COMMING FROM                                      THE NEOGENE AQUIFER                                      AGE: 1000...
SIMULACION DE EXTRACCIONCONTINUA• Impacto de extracción actual de aguas  subterráneas hasta el 2030                       ...
Niveles piezométricos2005                      en el Umm Er                          Radhuma       WASA       WELLFIELD   ...
CONCLUSIONES• Las actividades industriales, agriculturales y  domésticas hacen que el sistema acuífero este  sobreexplotad...
• Algunos factores pueden ser mejorados para tener  una mejor conceptualizacion del sistema acuífero• La confiabilidad de ...
Modelamiento del Régimen de AguasSubterráneas en la Cuenca del Oasis Al-  Haza y verificación con Información             ...
MODELAMIENTO DEL REGIMEN DE AGUAS SUBTERRANEA EN LA CUENCA DEL OASIS AL-HAZA Y VERIFICACION CON INFORMACION ISOTOPICA
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MODELAMIENTO DEL REGIMEN DE AGUAS SUBTERRANEA EN LA CUENCA DEL OASIS AL-HAZA Y VERIFICACION CON INFORMACION ISOTOPICA

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Esta investigacion trata acerca de la modelacion numerica del regimen de aguas subterraneas en la Cuenca del Oasis Al-Haza que esta localizado en la Provincia Oriental de Arabia Saudita.

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MODELAMIENTO DEL REGIMEN DE AGUAS SUBTERRANEA EN LA CUENCA DEL OASIS AL-HAZA Y VERIFICACION CON INFORMACION ISOTOPICA

  1. 1. Modelamiento del Régimen de AguasSubterráneas en la Cuenca del Oasis Al- Haza y verificación con Información Isotópica Tesis de Maestría por Saul Montoya
  2. 2. INTRODUCCION• La Península Arabia se encuentra en Zona Climática Sahariana• El Reino de Arabia Saudita está cubierto por grandes desiertos rocosos y arenosos.• Existe una baja precipitación y un clima muy árido• No existen cursos continuos de agua superficial; el agua subterránea existente fue llenada durante la última glaciación.
  3. 3. • Hay un continuo crecimiento en el uso de las aguas subterráneas.• El nivel de la napa freática ha caido dramaticamente en alguna areas del reino• Se deben adoptar esquemas de manejo sostenible y conservación del recurso acuífero ModelamientoManejo del Cuantificación del Numérico deRecurso Balance Hídrico AguasAcuífero Subterráneas
  4. 4. AREA DE ESTUDIO
  5. 5. OBJETIVOS• Investigación de los patrones de flujo de agua subterránea en la zona de Hofuf y la cuenca del Oasis Al Haza – Modelamiento Numérico en 3D basado en diferencias finitas – Condiciones de borde transientes – Calibración con registros de información piezométrica• Verificación de los resultados de flujo con información isotópica• Simulación de un escenario de extracción continua hasta el año 2030
  6. 6. SISTEMA HIDROGEOLÓGICO• Formaciones hidrogeológicas buzando al este – noreste hacia el Golfo Arábico• El buzamiento de las formaciones es interrumpido por estructuras geológicas• El espesor de las formaciones profundas se incrementa en dirección este
  7. 7. Edad Formación Grupo CUATERNARIO DEPOSITOS SUPERFICIALES HOFUF NEOGENO DAM HADRUKH ALAT KHOBARTERCIARIO DAMMAN CALIZAS ALVEOLINA EOCENO MARGAS SAILA MARGAS MIDRA RUS PALAEOCENO UMM ER RADHUMA CRETACEO ARUMA Secuencia Lito-estatigráfica Generalizada en el Oriente de Arabia Saudita
  8. 8. Bahrain Arabian Gulf Ghawar AnticlineSección Geológica
  9. 9. Vista Global de la Secuencia Geológica
  10. 10. Springs Sabkhas Arabian GulfSección Hidrogeológica
  11. 11. CONCEPTUALIZACION• El sistema acuífero fué modelado con MODFLOW usando la interfase de GMS• Simulación Transiente: – Block Centered Flow Package (BCF) – Strong Implicit Procedure Solver (SIP) • 200 iteraciones por periodo de análisis • Parámetro de Aceleración: 0.07 – Se permitió la rehidratación de celdas secas
  12. 12. DISCRETIZACION HORIZONTAL Y VERTICAL• 5 capas en la direccion vertical• Malla cuadrada de 148 filas por 225 columnas, grilla uniforme de 2km x 2km 2 Km 2 Km
  13. 13. DISCRETIZACION TEMPORAL• La simulación transiente empieza de la última glaciación hasta Diciembre del 2005• 120 periodos de requerimiento, con diferentes duraciónes y con diferentes número de intervalos Stress Period Time Steps per Str. Stress Period Interval Interval Period Duration Duration 1 to 50 8 200 years 10000 years 50 to 54 1 10 years 40 years 55 to 120 1 1 year 65 years
  14. 14. CONDICIONES DE BORDE HORIZONTALES
  15. 15. CONDICIONES DE BORDE INTERNAS• Niveles Iniciales• Recarga 70.00 60.00 50.00 Recharge rate (mm/year) 40.00 30.00 20.00 10.00 - -8000 -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 Year
  16. 16. • Evapotranspiración• Taza de Bombeo en Pozos -60 -50 -40 PUMPING RATE (m3/s) -30 -20 -10 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0 YEAR• Conductancia de Manantiales
  17. 17. CALIBRACION DEL MODELO• Estimación de parámetros por ensayo y error• Parámetros calibrados: – Transmisividad – Conductividad Hidráulica – Coeficiente de Almacenamiento – Conductancia• Las estructuras geológias y patrones de flujo fueron tomados como indicadores indirectos
  18. 18. 160 150COMPARACION CON NIVELES OBSERVADOS 140 HC-4-N - Computed 130 HC-4-N - Observed 120 WATER HEAD (m.)•Acuífero Neogénico:: 110 100 90 80 70 160 60 50 150 40 140 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 130 YEAR WATER HEAD (m.) 120 110 100 90 HD-2-N - Computed HD-2-N - Observed 80 70 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 YEAR
  19. 19. 160 160 140 140 120 100 •Acuífero Dammannifer: 120 WATER HEAD (m.)WATER HEAD (m.) 100 80 60 80 40 60 HH-2-K - Computed 20 HH-2-K - Observed 40 0 HC-5-K - Computed HC-5-K - Observed 20 -20 -40 0 1940 1950 1960 1970 1980 1940 1990 1950 2000 1960 1970 1980 1990 2000 YEAR YEAR
  20. 20. 210 210 200 200 190 190 180 180 170 HH-3-U - Computed H-14-U - Computed •Umm Er Radhuma Aquifer 170 160 WATER HEAD ELEVATION (m.) H-14-U - Observed HH-3-U - Observed 160 150WATER HEAD ELEVATION (m.) 150 140 140 130 130 120 120 110 110 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 -10 -10 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 YEAR YEAR
  21. 21. COMPARACION CON DESCARGAS MEDIDASDE MANANTIALES•Descarga calculada en el Oasis Al Haza en el1900: 4.07m3/s•Descarga medida en 1900: 10m3/s•Muchos intentos de distribuciónes detransmisividades y conductancias fueronrealizados•Evapotranspiración total en el Neógeno:7.25m3/s
  22. 22. ANALISIS DE CALIBRACION• Sistema acuífero es multicapa e interconectado• Las fases de Modelamiento y Calibración fueron intensas; sin embargo, se deben realizar más simulaciones• Calidad de los resultados no puede ser mejor que la calidad de los datos de ingreso• Discrepancias son menores, los niveles calculados corresponden razonablemente los niveles observados
  23. 23. 160 150 150 140 ANALIS DE RESULTADOS 140 130 130 120 110 WATER HEAD (m.) 120Water Head (m.) 110 100 100 90 90 80 HH-2-NEOGENE 80 70 HH-2-DAMMAN HD-5-NEOGENE 60 HH-2-UMM ER RADHUMA 70 HD-5-DAMMAN 60 HD-5-UMM ER RADHUMA 50 50 40 40 30 1940 1950 1960 1970 1940 1980 1950 1990 1960 2000 1970 1980 1990 2000 YEAR YEAR
  24. 24. BALANCE HIDRICO Flow Rates (m3/s) 1900 2005 NEOGENE AQUIFER Recharge elements By rainfall 9,98 5,59 By saline water intrusion 0,03 5,49 By upward flow from Damman Aquifer 4,51 0,43 Change in storage 0,59 11,84 Discharge elements By drainage in the Al Hasa Oasis 4,07 0 By downward flow to Damman Aquifer 1,71 14,29 By well abstraction 0 6,24 By evapotranspiration 7,25 2,21 By submarine springs 2,1 0,61 DAMMAN AQUIFER Recharge elements: By downward flow from Neogene Aquifer 1,71 14,29 By rainfall 2,2 1,55 By upward flow from Umm Er Radhuma Aquifer 2,3 0,4 By saline water intrusion 0,01 0,12 Change in storage 0,01 0,64 Discharge elements: By well abstraction 0 8,81 By downward flow to Umm Er Radhuma Aquifer 0,81 7,18 By upward flow to Neogene Aquifer 4,51 0,43 By evapotranspiration 0,53 0,37 By submarine springs 0,37 0,22
  25. 25. Flow Rates (m3/s) 1900 2005UMM ER RADHUMA AQUIFERRecharge elements By upward flow from Aruma Aquifer 1,95 9,01 By downward flow from Damman Aquifer 0,81 7,38 By rainfall 1,47 0,86Change in storage 0,12 23,13Discharge elements Well abstraction 0 39.21 By downward flow to Aruma Aquifer 1,35 1,09 By upward flow to Damman Aquifer 2,31 0,35 By evapotranspiration 0,70 0,11ARUMA AQUIFERRecharge elements: By downward flow from Umm Er Radhuma Aquifer 1,35 1,09 By rainfall 0,62 0,36Change in storage 0,03 7,60Discharge elements: By upward flow to Umm Er Radhuma Aquifer 1,95 9,01
  26. 26. COMPARACION CONINFORMACION ISOTOPICA• Investigación isotópica puede brindar información sobre fuentes de agua subterránea, edades, tiempos de viaje y rutas de flujo• Se ha realizado investigación isotópica en el los Oasis de Al Qatif y Al Haza
  27. 27. INFORMACION DE ISOTOPOS ESTABLES Relationship between δD and δ18O 10 0 -9 -7 -5 -3 -1 1 -10 Al Hasa δD 0/00 Al Qatif -20 c δ2H = 8. δ18O + 10 -30 -40 -50 δ18O 0/00 Relación entre δD y δ18O
  28. 28. INFORMACION DE ISOTOPOSRADIOACTIVOS•Muestras de agua en el Oasis de Al Qatif tienen unaedad de 14C >22000 años•En el Oasis de Al Haza Oasis las dos muestrasdieron una edad de 14C >33000 años Al Qatif Oasis Al Hasa Oasis Sample Number 3 H content (TU) Location 3 H content (TU) 126 <0.8 24 <0.7 127 <0.8 25 <2.6 128 <2.3 26 <2.3 129 <0.9 27 <2.5 130 <2.3 28 <0.5 131 <2.7 29 <2.5 133 <2.7 30 <1.2 141 <0.9 31 <2.8 143 <2.2 32 <0.9 125 <2.7 Contenido de Tritium en las aguas de Al Qatif and Al Hasa waters
  29. 29. SIMULACION DE AVANCE DEPARTICULAS PARTICLE D AGE: 2500 YEARS PARTICLE C AGE: 1000 YEARS PARTICLE A AGE: 6000 YEARS PARTICLE B AGE: 1000 YEARS
  30. 30. t=0 WATER COMMING FROM THE ARUMA AQUIFER AGE: 6000 YEARS t = 1000 y. t = 5000 y. t = 2000 y. t = 6000 y. t = 4000 y. t = 3000 y.Sección de Corte siguiendo el Avance de la Partícula A – Al Haza WATER COMMING FROM THE NEOGENE AQUIFER AGE: 1000 YEARS t=0 t = 1000y.Sección de Corte siguiendo el Avance de la Partícula B – Al Haza
  31. 31. WATER COMMING FROM THE NEOGENE AQUIFER AGE: 1000 YEARS t=0 t = 1000 y.Sección de Corte siguiendo el Avance de la Partícula C – Al Qatif t= 0 WATER COMMING FROM THE DAMMAN AQUIFER AGE: 2500 YEARS t = 1000 y. t = 2000 y. t = 2500 y.Sección de Corte siguiendo el Avance de la Partícula D – Al Qatif
  32. 32. SIMULACION DE EXTRACCIONCONTINUA• Impacto de extracción actual de aguas subterráneas hasta el 2030 2005 150 125 WATER LEVEL ELEVATION (m.) 100 75 50 25 HC-4-N (NEOGENE) 0 HC-5-K (DAMMAN) -25 HC-5-U (UMM ER RADHUMA) -50 1940 1960 1980 2000 2020
  33. 33. Niveles piezométricos2005 en el Umm Er Radhuma WASA WELLFIELD 2030 WASA WELLFIELD
  34. 34. CONCLUSIONES• Las actividades industriales, agriculturales y domésticas hacen que el sistema acuífero este sobreexplotado• Flujo se da en la dirección horizontal y vertical, permitiendo la interacción entre acuíferos• Uso de indicadores directos o indirectos son esenciales para evaluar las direcciones preferenciales de flujo• El modelo puede representar el flujo de aguas subterráneas en la cuenca del Oasis Al Haza• Se corroboró que el sistema acuífero estaba en régimen uniforme en el año 1900
  35. 35. • Algunos factores pueden ser mejorados para tener una mejor conceptualizacion del sistema acuífero• La confiabilidad de esta simulación depende de la calidad de los datos de bombeo que tienen algunas inexactitudes• Del escenario a futuro se concluye que las actuales tazas de bombeo agotarán todo el sistema acuífero para el año 2030• Se puede dar el caso que para simulaciones prediccitivas el área de estudio no cubra toda la cuenca del Oasis Al Haza.• La información isotópica confirma la exactitud del modelo en Oasis de Al Haza; sin embargo en la región costera se tiene que mejorar la calibración
  36. 36. Modelamiento del Régimen de AguasSubterráneas en la Cuenca del Oasis Al- Haza y verificación con Información Isotópica Tesis de Maestría por Saul Montoya

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