Análisis de la estructura de correlación espacial de la conductividad hidráulica en un acuífero en un área urbana de llanura

Abstract

Esta tesis doctoral se centra en la caracterización espacial de la conductividad hidráulica y su influencia en la modelación numérica del flujo subterráneo de un sistema hidrogeológico en un área urbana. El área de estudio corresponde al acuífero que subyace a la ciudad de Santa Fe, provincia de Santa Fe, Argentina, emplazada en una llanura sedimentaria que presenta singularidades propias de los sistemas fluviales que la rodean. La investigación se focaliza en las arenas de la Fm. Ituzaingó consideradas como el principal acuífero en explotación de la zona. El perfil hidroestratigráfica del área de estudio está compuesto por tres unidades principales: la Fm. Paraná, considerada como el hidroapoyo para la presente Tesis; la Fm. Ituzaingó, integrada por arenas y arenas gravosas con marcada heterogeneidad sedimentaria; y los sedimentos pampeanos, de granulometría más fina, que incluyen arenas finas, limos y arcillas de origen eólico. La conductividad hidráulica de las arenas de la Fm. Ituzaingó fue estimada a partir de la interpretación de datos provenientes de ensayos de bombeo, slug tests y análisis granulométricos. Para representar su estructura de correlación espacial se aplicaron técnicas geoestadísticas, utilizando el método de kriging para obtener los valores regionalizados de este parámetro. Se desarrolló un modelo conceptual y se implementó un modelo numérico de flujo subterráneo que incorporó dicha estructura de correlación espacial. La calibración del modelo permitió evaluar el impacto de la heterogeneidad en la precisión de la simulación, en comparación con una condición de homogeneidad del parámetro. El enfoque metodológico propuesto proporciona una herramienta robusta para la caracterización y simulación de acuíferos urbanos, con aplicaciones relevantes en planificación urbana, gestión de recursos hídricos y evaluación de riesgos hídricos.

This doctoral dissertation focuses on the spatial characterization of hydraulic conductivity and its influence on the numerical modelling of groundwater flow in an urban aquifer system. The study area corresponds to the city of Santa Fe, province of Santa Fe, Argentina, located in a sedimentary plain with features typical of the surrounding fluvial systems. The research focuses on the sands of the Ituzaingó Formation, considered the main exploited aquifer in the area. The hydrostratigraphic profile of the study area is composed of three main units: the Paraná Formation, considered as the hydrogeological basement for this study; the Ituzaingó Formation, composed of sands and gravelly sands with marked sedimentary heterogeneity; and pampean sediments of finer granulometry, including fine sands, silts, and clays of aeolian origin. The hydraulic conductivity of the Ituzaingó Formation sands was estimated based on the interpretation of data from pumping tests, slug tests, and grain-size analyses. Geostatistical techniques were applied to represent its spatial correlation structure, using the kriging method to obtain regionalized values for this parameter. A conceptual model was developed, and a numerical groundwater flow model was implemented considering this spatial correlation structure. Model calibration allowed the evaluation of the impact of heterogeneity on simulation accuracy, compared to a homogeneous parameter condition. The proposed methodological approach provides a robust tool for the characterization and simulation of urban aquifers, with relevant applications in urban planning, water resources management, and water risk assessment.