Modelo de flujo para la zona no saturada: ZONOSA

Abstract

In Costa Rica, the research of the unsaturated zone began in 1997. The unsaturated zone is important in protecting aquifers from contamination. The understanding of the processes of the unsaturated zone is necessariy to understand the behavior of leakage of landfills or other kinds of surface contamination. For this reason, has been developed a model of the unsaturated zone, which has been called ZONOSA , using an EXCEL worksheet. A model of the unsaturated zone (MARTHE), has been used in a French-Guatemalan study. The methodology used in the ZONOSA model was the definition of the equations that describes the unsaturated flow in each cell of the worksheet. Each cell represents the defined dimensions of the unsaturated zone. Using very small increments of time, these equations balance the inputs and outputs of water content in each cell. With an iterative process, the water content, tension and flow for each cell is obtained at a desired time. The model is limited to two layers with of different hydrological properties. The lower layer contains the water table. A comparison has been made between the results obtained with the MARTHE model and the ZONOSA model. Using the same field data used in the French-Guatemalan study , the ZONOSA model calibrates more accurately to field data of water content at depths of 15 cm and 130 cm. The MARTHE model, calibrates more accurately to the field data of water content at the depth of 70 cm. This difference is probably due to the fact that the ZONOSA model assumes an isotropic media. The model is limited to two layers, isotropic media, and each layer is considered homogeneous. Other limitation is that the model works in one dimension and does not consider the horizontal flow in the water content balance. RESUMEN: Las investigaciones en la zona no saturada, se iniciaron en Costa Rica en 1997. La importancia en el es-tudio de esta zona, es principalmente por ser la que proteje al acuífero de la contaminación. Su conocimiento es fundamental para aclarar el comportamiento de los lixiviados de un basurero u otras fuentes de contaminación sobre el terreno; motivo por el cual, se procedió a la elaboración de un modelo de flujo, que fue denominado ZONOSA, ela-borado utilizando el programa de EXCEL. Modelos de la zona no sturada, han sido utilizados en Guatemala por el Proyecto de Cooperación Internacional Franco-Guatemalteco (BRGM-INSIVUMEH, 1997). La metodología utilizada en el modelo ZONOSA fue definir las ecuaciones en cada celda de la hoja electrónica, re-presentando cada una de ellas con dimensiones definidas de la zona no saturada. Estas ecuaciones contabilizan el balance de entrada y salida de agua en cada celda, en tiempos cortos. Luego con un proceso iterativo se obtiene los cam-bios de humedad, tensión, caudal etc. para un tiempo deseado. El modelo realiza iteraciones, en períodos de tiempos cortos, calculando el cambio de almacenamiento en cada celda lo que se expresa en la variación del contenido de hu-medad en cada una de ellas. Es un modelo limitado dos capas con propiedades hidrológicas diferentes cada una de ellas; la capa inferior esta en contacto con el nivel freático. Comparando el modelo ZONOSA con el MARTHE y utilizando los datos de campo del estudio realizado por el Pro-yecto de Cooperacion Internacional Franco-Guatemalteco, se deduce que el modelo ZONOSA se ajustó mejor a los datos de campo a las profundidades de 15 cm y 130 cm. El modelo MARTHE, se ajustó mejor a la profundidad de 70 cm. Esta diferencia se debe posiblemente por considerar el ZONOSA un medio isotrópico. El modelo esta limitado a dos capas y medios isotrópicos, además cada capa es considerada homogénea. Otra limitación se debe a que el mode-lo es unidimensional, sin considerar el flujo horizontal en el balance de humedades.