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Teaching Numerical Groundwater Flow Modeling with Spreadsheets
[EN] The use of spreadsheets for numerical groundwater flow modeling is not a novelty; however, its potential in the classroom has not been emphasized enough. This Teachers Aid provides a step-by-step implementation of a steady-state, vertically integrated two-dimensional groundwater flow model in a confined irregular aquifer with boundary conditions of the three kinds and subject to pumping and recharge that will enhance the learning experience of students that are confronted for the first time with the numerical solution of the groundwater flow partial differential equation.The author acknowledges Grant PID2019-109131RB-I00 funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and Project InTheMED, which is part of the PRIMA Programme supported by the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programme under Grant Agreement No. 1923.Gómez-Hernández, JJ. (2022). Teaching Numerical Groundwater Flow Modeling with Spreadsheets. Mathematical Geosciences. 54(6):1121-1138. https://doi.org/10.1007/s11004-022-10002-41121113854
Characterization of transient groundwater flow through a high arch dam foundation during reservoir impounding
AbstractEven though a large number of large-scale arch dams with height larger than 200 m have been built in the world, the transient groundwater flow behaviors and the seepage control effects in the dam foundations under difficult geological conditions are rarely reported. This paper presents a case study on the transient groundwater flow behaviors in the rock foundation of Jinping I double-curvature arch dam, the world's highest dam of this type to date that has been completed. Taking into account the geological settings at the site, an inverse modeling technique utilizing the time series measurements of both hydraulic head and discharge was adopted to back-calculate the permeability of the foundation rocks, which effectively improves the uniqueness and reliability of the inverse modeling results. The transient seepage flow in the dam foundation during the reservoir impounding was then modeled with a parabolic variational inequality (PVI) method. The distribution of pore water pressure, the amount of leakage, and the performance of the seepage control system in the dam foundation during the entire impounding process were finally illustrated with the numerical results
Surface-water groundwater interactions in the Middle Rio Grande, NM Implications for bank storage and native species
Riparian zones are important for ecological purposes and ecosystem processes, and are valued for aesthetic, recreational, cultural, and historical reasons. The declining integrity of cottonwood-dominated riparian systems in the Middle Rio Grande (MRG) of central New Mexico has been evident for several decades, of which the largest cause has been the severe alterations riparian hydrology. While cottonwood germination responses to changing flood regimes have been well studied, the response to changing groundwater dynamics - and the suitability of groundwater regimes in the MRG - is less well understood. This study used pressure transducer groundwater datasets installed in the Rio Grande riparian zone by the Bosque Ecosystem Monitoring Program (BEMP) to investigate groundwater behavior in the MRG and its impact on bank storage, cottonwood recruitment, and native riparian integrity. A relational database of BEMP’s groundwater data was constructed, and its utility was assessed. It was concluded that BEMP’s data are largely accurate, with some exceptions. Time series analysis of the data indicated that riparian groundwater responds rapidly to changes in streamflow, and that bank storage is transient and does not extend far from the river channel. This may be caused by agricultural drains, which induce an uncharacteristic permanent hydraulic gradient sloping away from the river. This gradient intercepts bank storage and causes rapid groundwater recessions after high discharge events. At all study sites but one, groundwater recession is controlled directly by the rate of discharge decline, and often exceeded the maximum rate tolerable by cottonwood seedlings. A single successful cottonwood recruitment event in 2009 at one of the sites was captured in the pressure transducer record. Groundwater observations from this event indicate that cottonwood seedlings can tolerate relatively rapid recession rates, as long as these rates are not prolonged, or are interspersed with slower or negligible rates. Ultimately, the primary difference between present day conditions and when large-scale recruitment events occurred is the flow regime of the Rio Grande and loss of high-discharge flood events
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Recommendations for computer modeling codes to support the UMTRA groundwater restoration project
The Uranium Mill Tailings Remediation Action (UMTRA) Project is responsible for the assessment and remedial action at the 24 former uranium mill tailings sites located in the US. The surface restoration phase, which includes containment and stabilization of the abandoned uranium mill tailings piles, has a specific termination date and is nearing completion. Therefore, attention has now turned to the groundwater restoration phase, which began in 1991. Regulated constituents in groundwater whose concentrations or activities exceed maximum contaminant levels (MCLs) or background levels at one or more sites include, but are not limited to, uranium, selenium, arsenic, molybdenum, nitrate, gross alpha, radium-226 and radium-228. The purpose of this report is to recommend computer codes that can be used to assist the UMTRA groundwater restoration effort. The report includes a survey of applicable codes in each of the following areas: (1) groundwater flow and contaminant transport modeling codes, (2) hydrogeochemical modeling codes, (3) pump and treat optimization codes, and (4) decision support tools. Following the survey of the applicable codes, specific codes that can best meet the needs of the UMTRA groundwater restoration program in each of the four areas are recommended
Evaluating Alternative Hydraulic Solutions to Limit Nutrient Contamination of an Aquifer in Southern California Read More: http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/9780784412312.009
Many small communities depend on groundwater sources for drinking water and they often use septic tanks for wastewater treatment and disposal. Nitrate and other pollutants leaking from poorly designed septic tank systems can percolate to the aquifers and alter quality of the groundwater. This study describes a groundwater model developed using Visual MODFLOW for an aquifer that is used as a water supply source for the communities of Beaumont and Cherry Valley, CA. The aquifer has been contaminated by nitrates leaking from septic tank systems. The model will assist in clarifying the extent of interactions between nitrate pollutants, percolation from a recently established series of artificial recharge ponds, natural groundwater recharge, and production wells. The primary objective of the study is to evaluate alternative hydraulic solutions that would limit the movement of contaminants and minimize the risk of polluting production wells. The study will identify artificial recharge scenarios that would limit movement of the nitrates so that polluted waters may be remediated in the future, rather than allowed to encroach on critical production wells or forced away from production wells to become a problem for future generations or neighboring areas. The data needed to build the model including geological logs, aquifer properties, hydrologic data, well locations, pumping schedules, water levels and septic tank density have been collected from various sources. The groundwater model is calibrated to accurately simulate observed groundwater levels and the extent of pollution corresponding to historical pumping rates, recharge rates and climate. The calibrated model is used to evaluate alternative hydraulic solutions that would localize the nitrate pollutions thus limiting impact on public welfare
Describing the soil physical characteristics of soil samples with cubical splines
The Mualem-Van Genuchten equations have become very popular in recent decades. Problems were encountered fitting the equations¿ parameters through sets of data measured in the laboratory: parameters were found which yielded results that were not monotonic increasing or decreasing. Due to the interaction between the soil moisture retention and the hydraulic conductivity relationship, some data sets yield a fit that seems not to be optimal. So the search for alternatives started. We ended with the cubical spline approximation of the soil physical characteristics. Software was developed to fit the spline-based curves to sets of measured data. Five different objective functions are tested and their results are compared for four different data sets. It is shown that the well-known least-square approximation does not always perform best. The distance between the measured points and the fitted curve, as can be evaluated numerically in a simple way, appears to yield good fits when applied as a criterion in the optimization procedure. Despite an increase in computational effort, this method is recommended over the least square method
Conjunctive Management for Groundwater-Surface Water Resources: Numerical Modeling and Potential Assessment of Managed Aquifer Recharge (MAR) at Lower Rio Grande Valley in South Texas
Texas is well known to frequent floods and droughts, and yet has mounting concerns in very imbalanced water availability and water demands from growth in population and economical activities. Capturing and storing water is essential to long-term and climate-smart management of the “already-scarce” water resources. This study aimed to apply numerical modeling to evaluate potentials and impacts of Managed Aquifer Recharge (MAR) to regional groundwater systems in the Lower Rio Grande Valley. Using Visual MODFLOW Flex 3D package, different scenarios were simulated for groundwater flow patterns and storage capacities. Water injections tested ranged between 7.30x105 ft3 to 3.65x109 ft3 , which were comparable to existing ASR capacities in Texas. This study examined flow patterns and water table changes at one selected MAR site with injected water volume equivalent to 3~5% of flood water from Hurricane Hanna (major flood event in LRGV). Giving current assumptions and limited scenarios ran, study results showed that MAR injections had minimal impacts to regional coastal aquifers. LRGV are suitable for MAR using treated water or when there is surplus water, i.e., water from flooding as alternative mitigations. More studies such as data and simulations are needed to better plan and build water resilience
A hydrogeological approach in urban underground infrastructures
The competition for space in urban areas due to an exponential growth of population makes derground engineering plays a crucial role in the development of cities. Urban underground infrastructures deal with variables such as cost, duration, safety, and management; faces political, social, economic and environmental issues; and guarantees future sustainability, maintenance, and energy efficiency. To do so, all these concepts and variables must be kept in mind during the whole construction process: (I) project design, (II) project construction and (III) project exploitation. This thesis aims to demonstrate how the construction cycle deals with the various impacts produced by the interaction of underground constructions with groundwater at each stage of the process, with a view to providing improved processes. During the project design previous data is collected, new data is generated, created and processed, helping to understand
the context and to design the infrastructure. There are very advanced tools to store and process hydrogeological data, but most of these tools are not common in infrastructure projects. Often most of the constructions only perform the minimum
legal requirement to characterize the ground: a pumping test. Therefore, there is a need to provide the constructors with a set of methods and tools to allow them to increase the quality of their hydrogeological analysis, which will allow early detection problems associated with the groundwater.
The interaction of underground constructions with groundwater generates impacts. These impacts can usually be minimized by using mitigation measures. The most common impacts caused by underground constructions are the groundwater barrier effect and the groundwater pressure distribution and limitation under the bottom slab. In the literature there are many examples and designs to mitigate both groundwater barrier effect and groundwater pressure distribution impacts. However, there is no design that integrates both solutions. This thesis presents an innovative groundwater by-pass design that enables the groundwater to flow through the structure and provide a homogenous distribution of the water pressure under the bottom slab. The new integrated design was applied to the largest underground infrastructure of Barcelona: La Sagrera railway station. A hydrogeological model was implemented to test the original and the integrated designs in three different scenarios. This new solution mitigates the groundwater barrier effect and optimizes the bottom slab, considerably reducing the costs and increasing safety during the construction phase.
Monitoring is required when dewatering underground constructions in order to anticipate unexpected events and preserve nearby existing structures. The most accurate and spread monitoring method to measure displacements is levelling, a pointlike surveying technique that typically allows for tens of discrete in-situ sub-millimetric measurements per squared kilometer.
Another emerging technique for mapping soil deformation is the Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), which is based on SAR images acquired from orbiting satellites or by ground-based stations (GB-SAR). This remote sensing technique can provide better spatial point density than levelling, more extensive spatial coverage and cheaper acquisitions. Both satellite and ground-based SAR systems have been used and tested in a variety of analyses. However, nobody has applied this technology as a monitoring tool during construction works yet. This thesis contributes to data storing and data analysis software that implies new and significant method developments for increasing the quality of the hydrogeological analysis; it provides new approaches to address the groundwater corrective
measures definition during the design stage, and it develops and applies new methods of nfrastructure monitoring using ground-based and satellite SAR sensors during the construction stage.Degut al creixement exponencial de la població i tenint en compte que l'espai dins les àrees urbanes és finit és, necessari la construcció d'infraestructures subterrànies. Variables com el cost, la durada, la seguretat i la gestió; els problemes polítics, socials, econòmics i ambientals; garantir la sostenibilitat futura, el manteniment i l'eficiència energètica, han d'estar presents durant totes les fases del procés constructiu: (I) fase de disseny, (II) fase de construcció, i (III) fase d'explotació. Les construccions subterrànies interactuen amb el medi subterrani, el resultat de la interacció són uns impactes en la construcció i en el medi ambient. Tots aquests impactes són avaluats al llarg del procés constructiu per tal de ser corregits o minimitzats. L'objectiu principal d'aquesta tesi és conèixer com s'avaluen els diferents impactes a cadascuna de les fas es del procés constructiu per poder així proposar millores. Durant el disseny del projecte i per tal d'entendre el context i el disseny de la infraestructura es recullen dades històriques i es generen noves dades . L'ús de la majoria d'eines hidrogeològiques no és habitual en els projectes d'infraestructures ja que la majoria caracteritzen el terreny amb una prova de bombament. Per tant, és necessari proporcionar als constructors un conjunt de mètodes i d'eines que permetin augmentar la qualitat dels seus anàlisis, per augmentar així la detecció primerenca de problemes associats a les aigües subterrànies. Els impactes produïts per la interacció de les construccions subterrànies amb les aigües subterrànies es poden minimitzar mitjançant l'ús de mesures de mitigació. Els impactes més comuns causats per construccions subterrànies són l'efecte barrera i la distribució i limitació de subpressions sota la llosa de fons. A la literatura hi ha molts dissenys que permeten mitigar l'efecte barrera i millorar la distribució de les subpressions, però no hi ha cap disseny que integri les dues solucions. Aquesta tesi presenta un disseny innovador per bypassar les aigües subterrànies a través de l'estructura proporcionant una distribució homogènia de les subpressions sota la llosa de fons. Aquesta nova solució minimitza l'efecte barrera de les aigües subterrànies i optimitza la llosa de fons, reduint considerablement els costos i augmentant la seguretat durant la fase de construcció. Quan una construcció rebaixa el nivell freàtic cal auscultar els nivells i la deformació del terreny per tal d'anticipar esdeveniments inesperats i preservar les estructures properes existents. El mètode actual més utilitzat per mesurar desplaçaments és l'anivellament, que permet avaluar in situ desenes de punts discrets amb una precisi ó submil·limètrica. Una tècnica emergent és el Radar d'Obertura Sintètica Interferomètrica (InSAR), que es basa en imatges SAR adquirides des de satèl·lits en òrbita o bé des d'estacions al terra (GB-SAR). Aquesta tècnica de detecció remota proporciona una major cobertura espacial i més econòmica que els mètodes d'auscultació tradicionals. Tot i que la tecnologia SAR s'ha utilitzat i validat en una gran varietat d'anàlisis, ningú ha aplicat encara aquesta tecnologia com a eina d'auscultació durant la construcció d'infraestructures. Aquesta tesi contribueix a: (I) millorar l'emmagatzematge i processament de dades a través de nous desenvolupaments i mètodes que permeten augmentar la qualitat de l'anàlisi hidrogeològica; (II) oferir noves formes d'anàlisi per al disseny de mesures correctores durant l'etapa de disseny; i (III) desenvolupar i aplicar nous mètodes d'auscultació d'infraestructura a través de sensors SAR (terrestres i satèl·lit) durant la fase constructiva.La limitación de espacio en áreas urbanas junto al crecimiento exponencial de la población, hace necesaria la
construcción de infraestructuras subterráneas. Nuevos conceptos en planificación urbana junto con los
avances tecnológicos en la construcción hacen posible la ejecución de infraestructuras más grandes y de más
eficiencia. No obstante, variables tales como el coste, la duración, la seguridad y la gestión; los problemas
políticos, sociales, económicos y ambientales; y garantizar la sostenibilidad futura, el mantenimiento y la
eficiencia energética, hacen de esta ejecución un problema complejo. Por ello, todas estas variables deben
estar presentes durante todo el proceso constructivo: (I) diseño del proyecto, (II) construcción del proyecto y
(III) explotación del proyecto. Esta tesis tiene como objetivo principal saber cómo el ciclo constructivo (diseño
del proyecto, construcción y explotación de proyectos) procesa las problemáticas inducidas por la
interacción de las nuevas infraestructuras subterráneas urbanas con las aguas subterráneas para luego
mejorarlo.
Durante el diseño del proyecto (fase I) se recogen los datos históricos, se generan nuevos datos (pozos,
pruebas de campo, muestras químicas ...) y se procesa conjuntamente, lo que ayuda a entender el contexto y
el diseño de la infraestructura. Existen herramientas muy avanzadas para almacenar y procesar información
geológica, hidroquímica e hidrogeológica, aunque la mayoría de estas herramientas no son comunes en los proyectos de infraestructuras subterráneas ya que es común que la mayoría de las construcciones sólo se
realice una prueba de bombeo para caracterizar el subsuelo. Por lo tanto, hay una necesidad de proporcionar
un conjunto de métodos y de herramientas a los constructores para que puedan aumentar la calidad de su
análisis (como pruebas de bombeo), para aumentar así la detección temprana de problemas asociados a las
aguas subterráneas.
La interacción de las construcciones subterráneas con las aguas subterráneas genera impactos. Estos impactos
generalmente pueden minimizarse mediante el uso de medidas correctoras. Los impactos más comunes
causados por las construcciones subterráneas son el efecto barrera (impacto en las aguas subterráneas) y la
distribución y limitación de subpresiones bajo la losa de fondo (impacto en la construcción subterránea). En la
literatura hay muchos ejemplos de diseños para mitigar tanto el efecto barrera y como para mejorar la
distribución de las subpresiones bajo la losa de fondo. Sin embargo, no hay ningún diseño que integre ambas
soluciones. Es ilógico diseñar una medida correctora sin tener en cuenta todos los factores que intervienen en
el problema. Esta tesis presenta un diseño innovador de by-pass para las aguas subterráneas que permite el
flujo de agua subterránea a través de la estructura a la vez que proporciona una distribución homogénea de
las subpresiones bajo la losa de fondo. El nuevo diseño se ha aplicado en la infraestructura subterránea más
grande de Barcelona: la futura estación de tren de La Sagrera. Se ha realizado un modelo hidrogeológico para
probar los nuevos diseños en tres escenarios diferentes. Esta nueva solución mitiga el efecto barrera de las
aguas subterráneas y optimiza la losa de fondo, lo que reduce considerablemente los costes y aumenta la
seguridad durante la fase de construcción.
Durante la construcción (fase II) se genera una gran cantidad de nuevos datos. Es necesario auscultar los
niveles y la deformación del terreno cuando una construcción rebaja el freático con el fin de anticiparse a
acontecimientos inesperados y a preservar las estructuras y / o edificios cercanos existentes. El método actual
más usado para medir desplazamientos en el terreno es la nivelación, una técnica que permite evaluar in situ
decenas de puntos discretos con una precisión sub-milimétrica. Una técnica emergente para medir la
deformación del suelo es el Radar de Apertura Sintética Interferométrica (InSAR), que se basa en imágenes
SAR adquiridas o bien desde satélites en órbita o bien desde estaciones en tierra (GB-SAR). Esta técnica de
detección remota proporciona una mayor cobertura espacial y más barata que los métodos de auscultación
tradicionales. Aunque la tecnología SAR se ha utilizado y validado en una gran variedad de análisis, nadie ha
aplicado esta tecnología como una herramienta de auscultación durante la construcción de infraestructuras.
Esta tesis contribuye a mejorar el almacenamiento y tratamiento de datos a través de nuevos desarrollos y
métodos que permiten aumentar la calidad del análisis hidrogeológico; ofrece nuevas formas de análisis para
el diseño de medidas correctoras durante la etapa de diseño; y desarrolla y aplica nuevos métodos de
auscultación de infraestructura a través de sensores SAR (terrestres y satélite) durante la fase constructiv
GIS platform for management of shallow geothermal resources
Premi extraordinari doctorat UPC curs 2015-2016, àmbit d’Enginyeria CivilThis thesis promotes an efficient use of shallow geothermal energy by means of an integrated management system to organize its exploitation. Shallow geothermal energy is a renewable resource based on thermal energy exchange with the ground. Due to the growth in demand for this energy, the development of management techniques to organize the exploitation of this resource is mandatory to protect both groundwater and the users' rights.
Shallow geothermal performance of underground is closely related to groundwater behavior, so it is necessary to understand and improve the knowledge about it. Thus, an integrated methodology is proposed for the 3D visualization of underground resources related to groundwater. A set of tools named HEROS3D was developed in a GIS environment to support the generation of 3D entities representing geological, hydrogeological, hydrochemical and geothermal features.
The GIS technology also gives a wide-ranging support to environmental modeling, either conceptual or numerical, especially to groundwater modeling. However, there is a scarcity of tools to implement the conceptual model in numerical modeling platforms. This transition needs of specific methodologies to adapt the geometries and alpha-numerical data from the conceptual model to the numerical model to get optimal numerical results. Although most necessities can be satisfied with inherent GIS tools, there are particular steps in the implementation of hydrogeological conceptual model into the numerical modeling software that have not been solved yet. To overcome this gap, a set of tools is presented, named ArcArAz. It focuses on the configuration of geometry and parameterization for groundwater numerical models.
Once both the hydrogeological conceptual model and the numerical model are defined, a solid basis for management of Shallow Geothermal energy is available. This thesis proposes two methodologies for the management of this energy resource at two different scales: for a regional scale and for a metropolitan scale.
The first GIS methodology provides a response to the need for a regional quantification of the geothermal potential that can be extracted by Boreholes Heat Exchangers and its associated environmental impacts. For the first time, advection and dispersion heat transport mechanisms and the temporal evolution from the start of operation of the BHE are considered in the regional estimation of the variables of interest. A sensitivity analysis leads to the conclusion that the consideration of dispersion effects and temporal evolution of the exploitation prevent significant differences up to a factor 2.5 in the heat exchange rate accuracy and up to several orders of magnitude in the impacts generated.
To deepen the management of Shallow Geothermal Energy, this thesis proposes to establish a market of shallow geothermal energy use rights which would allow managing this resource at a metropolitan scale. This methodology is based on a GIS framework and is composed of a geospatial database to store the main information required to manage the installations and a set of GIS tools used to define, implant and control this use rights market. Thermal impacts derived from the exploitation of this resource can also be registered geographically, by taking into account the groundwater flow direction and adjusting the thermal impact to the available plot.Esta tesis promueve el uso eficiente de la geotermia somera a través de un sistema integrado de gestión de este recurso. La geotermia somera es un recurso renovable que se basa en el intercambio de energía con el suelo. Los Intercambiadores de calor, o Borehole Heat Exchangers (BHEs) se están popularizando como sistema para explotarla. Debido al crecimiento en la demanda de geotermia somera, es imprescindible establecer una gestión integrada de este recurso para organizar su explotación y proteger tanto a las
aguas subterráneas como a los beneficiarios de esta energía renovable.
Debido a que la geotermia somera está íntimamente relacionada con el comportamiento de las aguas subterráneas, es imprescindible ahondar y mejorar su conocimiento. Para ello, se propone una metodología para la visualización tridimensional de los recursos subterráneos relacionados con la hidrogeología. Se ha desarrollado un conjunto de herramientas, llamado HEROS3D, en un entorno SIG.
Estas herramientas facilitan la creación de entidades tridimensionales que representan datos geológicos, hidrogeológicos, hidrogeoquímicos y geotermales. Están relacionadas con una base de datos donde tanto la información bruta como la interpretada se encuentran almacenadas.
La tecnología SIG también da soporte, no sólo a la modelación conceptual, sino también a la numérica, especialmente en el caso de la hidrogeología. Para facilitar la implementación de los modelos conceptuales en las plataformas de modelación numérica, esta tesis presenta un segundo conjunto de herramientas llamado ArcArAz. Estas herramientas ofrecen soluciones a los problemas más comunes relacionados con la configuración de la geometría de entrada al modelo numérico, así como su parametrización.
Las bases para una gestión eficiente de la geotermia somera se establecen llamado ArcArAz. Estas herramientas ofrecen soluciones a los problemas más comunes relacionados con la configuración de la geometría de entrada al modelo numérico, así como su parametrización.
Las bases para una gestión eficiente de la geotermia somera se establecen una vez que hemos definido y están disponibles tanto el modelo hidrogeológico conceptual como el modelo numérico. En relación a este aspecto, en esta tesis se proponen dos metodologías de gestión enfocadas a escalas diferentes: escala regional y escala metropolitana o local.
La primera metodología SIG ofrece una respuesta a la necesidad de una cuantificación regional del potencial geotérmico somero que puede extraerse con intercambiadores de calor o Borehole Heat Exchangers, así como sus impactos térmicos asociados. Por primera vez pueden tenerse en cuenta en la estimación regional de las variables de interés la advección y dispersión de calor, como mecanismos de transporte de calor, así como la evolución temporal desde el inicio de la explotación. Un análisis de sensibilidad demuestra que la consideración de los efectos de dispersión así como el régimen temporal de la explotación supone diferencias de hasta 2.5 veces el potencial extraído y hasta de varios ordenes de magnitud en los impactos térmicos generados.
Para profundizar en la gestión de la geotermia somera a escala local, esta tesis propone establecer un mercado de derechos de uso de este recurso. Esta metodología se ha implementado en un ambiente SIG y está compuesta de una base de datos donde se almacena la información principal necesaria para gestionar las instalaciones y de un conjunto de herramientas para definir, implantar y controlar este mercado de derechos de uso de geotermia somera. Los impactos térmicos derivados de la explotación de este recurso pueden quedar registrados geográficamente, teniendo en cuenta la dirección de flujo de las aguas subterráneas y ajustando estos impactos a la superficie de la parcela disponible una vez que hemos definido y están disponibles tanto el modelo hidrogeológico
conceptual como el modelo numérico. En relación a este aspecto, en esta tesis se
proponen dos metodologías de gestión enfocadas a escalas diferentes: escala regional y escala metropolitana o local.
La primera metodología SIG ofrece una respuesta a la necesidad de una cuantificación regional del potencial geotérmico somero que puede extraerse con intercambiadores de calor o Borehole Heat Exchangers, así como sus impactos térmicos asociados. Por primera vez pueden tenerse en cuenta en la estimación regional de las variables de interés la advección y dispersión de calor, como mecanismos de transporte de calor, así como la evolución temporal desde el inicio de la explotación. Un análisis de sensibilidad demuestra que la consideración de los efectos de dispersión así como el régimen temporal de la explotación supone diferencias de hasta 2.5 veces el potencial extraído y hasta de varios ordenes de magnitud en los impactos térmicos generados.
Para profundizar en la gestión de la geotermia somera a escala local, esta tesis propone establecer un mercado de derechos de uso de este recurso. Esta metodología se ha implementado en un ambiente SIG y está compuesta de una base de datos donde se almacena la información principal necesaria para gestionar las instalaciones y de un conjunto de herramientas para definir, implantar y controlar este mercado de derechos de uso de geotermia somera. Los impactos térmicos derivados de la explotación de este recurso pueden quedar registrados geográficamente, teniendo en cuenta la dirección de flujo de las aguas subterráneas y ajustando estos impactos a la superficie de la parcela disponibleAward-winningPostprint (published version
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