Desarrollan una nueva técnica para detectar el origen de un vertido en los acuíferos

Se basa en la implementación del filtro Kalman, que permite la identificación simultánea de una fuente contaminante y de la distribución espacial

En mundo destinado a padecer escasez de agua dulce como consecuencia del cambio climático, los depósitos subterráneos que acumulan este recurso, conocidos como acuíferos, se vuelven totalmente imprescindibles para asegurar la disponibilidad y abastecimiento de este recurso vital para la vida.

Sin embargo, muchos de ellos acaban siendo contaminados sin la posibilidad de que sepamos en la mayoría de las ocasiones cómo, cuándo y por qué se han corrompido, añadiendo así una mayor incertidumbre a este problema.

Por ese motivo, una investigación publicada en la revista científica Mathematical Geosciences y en la que han participado expertos como Jaime Gómez-Hernández, de la Universidad Politécnica de Valencia, ha abordado el problema hasta dar con una técnica que 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 los acuíferos.

Para los autores, 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 de los acuíferos (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.

“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”, comenta Jaime Gómez Hernández.

El estudio se ha desarrollado en el tanque de laboratorio con permeabiliades heterogéneas de la Universidad de Parma, en Italia. Éste está conformado por una caja de arena rellena de microesfereas 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.

“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. Esto ha posibilitado determinar cuál de nuestras técnicas es capaz de identificar la fuente contaminante, su concentración y movimiento”, manifiesta Gómez Hernández.

En casos anteriores para validar la técnica a escala teórica, se habían generado los valores a reproducir mediante modelos numéricos. Sin embargo, en esta investigación los datos utilizados se podrían extrapolar perfectamente a la información obtenida de un acuífero real, con la salvedad de que en el laboratorio hay aspectos como “caudales, geometría y condiciones de contorno que se conocen perfectamente.

Por ello, el profesor Gómez Hernández manifiesta 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 que son las variables que dificultan el progreso de la investigación hasta una aplicación real”, concluye Jaime Gómez Hernández.

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