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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2000.tde-28052024-172947
Document
Author
Full name
María Margarita Méndez Díaz
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2000
Supervisor
Committee
Chaudhry, Fazal Hussain (President)
Cuminato, José Alberto
Reis, Luisa Fernanda Ribeiro
Schulz, Harry Edmar
Silva, Alvaro Macedo da
Title in Portuguese
Determinação dos parâmetros de fluxo e transporte de aqüíferos heterogêneos por um método inverso baseado em atratores fractais
Keywords in Portuguese
águas subterrâneas
atrator fractal
coeficiente de dispersão
parâmetros hidrogeológicos
problema inverso
transmissividade
Abstract in Portuguese
Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de fluxo e transporte de aqüíferos confinados heterogêneos. A distribuição espacial dos parâmetros do aqüífero é representada através de atratores fractais, criados utilizando Sistemas de Funções Iteradas. O problema inverso é então resolvido em duas etapas, utilizando uma abordagem indireta que compara curvas transientes disponíveis de altura piezométrica e concentração, obtidas de testes de interferência em poços, com dados semelhantes calculados através de um modelo matemático de fluxo e transporte. Na primeira etapa, resolve-se o problema inverso de fluxo, obtendo uma aproximação à distribuição espacial de transmissividades no aqüífero. Esse resultado é utilizado como dado na resolução do problema inverso de transporte, para a obtenção da distribuição espacial dos coeficientes de dispersão. O método é testado para diversos problemas idealizados, representando heterogeneidades (unidimensionais e bidimensionais) que incluem a presença de caminhos preferenciais no aqüífero e também de distribuições irregulares dos parâmetros hidrogeológicos, simulando a existência tanto de zonas com alta permeabilidade e dispersão, quanto de zonas que constituem barreiras para o escoamento e o transporte de contaminantes. Os testes realizados permitem verificar a adequação do método em identificar as principais características da distribuição espacial de parâmetros do aqüífero, e em garantir uma solução que reproduz as curvas transientes observadas, inclusive na presença de pequenos erros aleatórios nos dados observados. Ensaios numéricos adicionais mostram que a qualidade da identificação dos parâmetros pode ser melhorada condicionando-se o problema inverso à disponibilidade de medições de campo dos parâmetros hidrogeológicos
Title in English
Determination of flux and transport parameters from heterogeneous aquifers using a method based on Iterated Function Systems
Keywords in English
coefficient of dispersion
fractal atractor
groundwater
hydrogeologic parameters
inverse problem
transmissivity
Abstract in English
An inverse method for the estimation of flux and transport parameters in heterogeneous confined aquifers is developed. The spatial distribution of aquifer parameters is represented by means of fractal atractors created using Iterated Function Systems. The inverse problem is then solved in two steps, using an indirect approach that compares sets of available pressure and concentration transients from interference tests to sets of similar data calculated using a mathematical model that simulates flux and transport. In the first step, the inverse problem for flow is solved, obtaining an approximation to the spatial distribution of transmissivities in the aquifer. This result is then used as data for the solution of the inverse problem for transport parameters, obtaining the spatial distribution of coefficients of dispersion. The method is tested with several idealized problems, representing one-dimensional and two-dimensional heterogeneities, which include preferred paths in the aquifer, as well as irregular distributions of the hydrogeologic parameters, that simulate both zones with high permeability and dispersion and zones that constitute barriers for flow and contaminant transport. The method has proved to succeed in finding a solution that reproduces the main features of the spatial distribution of parameters as well as the interference test data, even in the presence of noise in the observed data. Additional numerical tests show that the parameter identification quality can be improved by conditioning the inverse problem to available field measurements of the hydrogeologic parameters
 
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Publishing Date
2024-05-28
 
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