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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4300| Estimación de parámetros hidráulicos a partir del modelado conjunto de datos geohidrológicos y de resistividad en corriente directa Hydraulic parameter estimation through of joint model of geohydraulic and direct current resistivity data | |
| Jessica Jazmín Salas Ariza | |
| LUIS ALONSO GALLARDO DELGADO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Modelado geohidrológico; medio saturado-no saturado; permeabilidad hidráulica, gradientes conjugados no lineales, inversión conjunta. groundwater modeling; saturated-unsaturated medium; hydraulic permeability; non linear conjugate gradient, joint inversion | |
| Uno de los principales objetivos en la exploración geohidrológica es determinar la permeabilidad hidráulica del espacio poroso, ya que de ésta depende en gran medida el movimiento o la posibilidad de extracción de agua subterránea. Para caracterizarla, actualmente es común asimilar conjuntamente datos hidráulicos de piezómetros y geofísicos. En especial, la combinación con datos geoeléctricos permite hacer inferencias sobre el contenido de fluido en el medio poroso, visibles a través de variaciones de la conductividad eléctrica, ésta combinación permite aprovechar la similitud entre los procesos físicos detrás de los flujos eléctricos e hidráulicos, sin embargo, no permite determinar parámetros hidráulicos directamente. A demás, la mayoría de estos enfoques excluyen una transición completa en un medio variablemente saturado así como sus fluctuaciones, usuales en la exploración de acuíferos no confinados o tipo libres. Nuestra hipótesis es que las variaciones espacio-temporales en la saturación, registradas en las mediciones hidráulicas y geoeléctricas, se pueden utilizar conjuntamente para mejorar las estimaciones de la permeabilidad hidráulica. En este trabajo, utilizamos una función de saturación, impulsada por el campo de presión hidráulica, como factor de conjunción y estimamos simultáneamente el potencial eléctrico e hidráulico variablemente saturado a partir de la solución acoplada de las ecuaciones no lineales. Siguiendo el formalismo del estado adjunto, desarrollamos el marco teórico inverso conjunto de datos hidráulicos y eléctricos. Este desarrollo permitió unificar y enfocar la sensibilidad de ambos tipos de datos a la conductividad eléctrica y a la permeabilidad hidráulica, principalmente, en la interfase saturada/no-saturada. El gradiente de la función de desajuste, el cual contiene la sensibilidad acoplada de ambos tipos de datos se utilizó en el proceso de optimización empleando un algoritmo de gradientes conjugados no lineales para obtener conjuntamente la conductividad eléctrica saturada y la permeabilidad hidráulica saturada. Aplicamos este marco en escenarios que simulan acuíferos tridimensionales en cuencas sedimentarias de granulometría variable y se simuló en diferentes condiciones de saturación. A partir de estos experimentos, observamos que los datos eléctricos son particularmente sensibles a la permeabilidad hidráulica en la zona no saturada, complementando así la falta de sensibilidad de los datos de piezómetros en esta zona. One of the main goals of geohydrological exploration is to determine the hydraulic permeability of the pore space since it largely determines groundwater's movement or extraction potential. It is currently common to combine hydraulic data from piezometers and geophysical data to characterize this permeability. In particular, the combination with geoelectrical data allows making inferences about the fluid content in the porous medium, visible through variations in electrical conductivity. This combination uses the similarity between the physical processes underlying electrical and hydraulic flows; however, it does not allow direct determination of hydraulic parameters. Furthermore, most of these approaches exclude a complete transition in a variably saturated medium, as well as its fluctuations, which are common in the exploration of unconfined aquifers. We hypothesize that spatiotemporal variations in saturation, recorded in hydraulic and geoelectrical measurements, can be used together to improve estimates of hydraulic permeability. In this work, we use a saturation function driven by the hydraulic pressure field as a conjunction factor and simultaneously estimate the electric and hydraulic potential from the coupled solution of the nonlinear equations. Following the adjoint state formalism, we developed a joint inversion theoretical framework for hydraulic and electrical data. This development allowed us to unify and focus the sensitivity of both data types to electrical conductivity and hydraulic permeability, mainly at the saturated/unsaturated interface. The gradient of the objective function, which contains the data coupled sensitivity, is used in the optimization process, based on a nonlinear conjugate gradient algorithm, to obtain the saturated electrical conductivity and saturated hydraulic permeability jointly. We apply this framework in scenarios that simulate three-dimensional aquifers in sedimentary basins with various grain sizes under different saturation conditions. From these experiments, we observed that electrical data are susceptible to hydraulic permeability in the unsaturated zone, thus complementing the lack of sensitivity of piezometer data in this area. We also found that this sensitivity is most significant in the vicinity of the water table, which acts as a natural permeability scanner when cumulative measurements are recorded under different water stress conditions over time. | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Salas Ariza, J.J. 2025. Estimación de parámetros hidráulicos a partir del modelado conjunto de datos geohidrológicos y de resistividad en corriente directa . Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 113 pp. | |
| GEOFÍSICA DE LA MASA SÓLIDA TERRESTRE | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias de la Tierra |
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| tesis_Jessica Jazmin Salas Ariza _2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 8.4 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |